Niestandardowe wałki ceramiczne z azotku krzemu Si3N4

Wał ceramiczny z azotku krzemu (Si₃N₄) to element inżynieryjny o wysokiej wydajności wykonany z zaawansowanej ceramiki technicznej. Nie jest to tradycyjny metal, taki jak stal czy aluminium, lecz wytwarzany metodą metalurgii proszków poprzez prasowanie i spiekanie w wysokiej temperaturze.

Z punktu widzenia zastosowań, branże lotnicza i motoryzacyjna są kluczowymi sektorami zapotrzebowania. W przemyśle lotniczym i kosmicznym pręty azotku krzemu stosuje się jako kołki pozycjonujące łopatki turbin w silnikach samolotów oraz bushingi w mechanizmach kontroli postawy statków kosmicznych. Wykorzystując ich odporność na wysokie temperatury oraz lekkość, zmniejsza się wagę urządzeń i poprawia niezawodność działania. Precyzyjne pręty sterujące w systemach naprowadzania rakiet opierają się również na ich wysokiej wytrzymałości i stabilności wymiarowej.

W sektorze motoryzacyjnym wysokowydajne samochody wyścigowe oraz pojazdy napędzane energią elektryczną wykorzystują pręty azotku krzemu w łożyskach przekładni i prowadnicach zaworów silnika. W porównaniu do tradycyjnych elementów metalowych, te pręty charakteryzują się 5–8 razy większą odpornością na zużycie, co wydłuża ich żywotność i redukuje zużycie energii.

W przemyśle elektronicznym i półprzewodnikowym pręty azotku krzemu służą jako wały prowadzące w urządzeniach do cięcia płytek oraz pinów wybijakowych w formach do pakowania półprzewodników. Gwarantują wysoką precyzję i stabilność chemiczną podczas procesu, zapobiegając zanieczyszczeniu przez zanieczyszczenia i poprawiają wydajność produkcji układów scalonych.

Zalety prętów azotku krzemu

Unikalne zalety prętów azotku krzemu wynikają ze synergii właściwości ceramiki azotku krzemu i precyzyjnych procesów kształtowania. Wykazują one wytrzymałość na zginanie w temperaturze pokojowej na poziomie 600–800 MPa, zachowując ponad 80% swojej wytrzymałości nawet w wysokich temperaturach dochodzących do 1200°C. Dzięki niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej wynoszącemu 3,2×10⁻⁶/°C skutecznie odpierają szok termiczny spowodowany nagłymi zmianami temperatury. Dodatkowo charakteryzują się doskonałą odpornością na zużycie (współczynnik tarcia jedynie 0,1–0,2) oraz obojętnością chemiczną, dzięki czemu nie ulegają korozji pod wpływem silnych kwasów i zasad, a także nie reagują z większością stopionych metali i soli. Ponadto pręty azotku krzemu cechują się dobrą izolacyjnością elektryczną i niską gęstością (3,2 g/cm³), co umożliwia ich obróbkę na pręty o różnych średnicach, długościach i złożonych przekrojach, aby spełnić różnorodne wymagania dotyczące precyzyjnych komponentów
Te wałki cieszą się sławą wyjątkowego połączenia właściwości, które czyni je lepszymi od metali w wymagających zastosowaniach.

Typowe zastosowania

• Produkcja półprzewodników: stosowane do ramion transferowych płyt oraz wykładzin wysokotemperaturowych pieców w celu zapewnienia wysokiego stopnia czystości i stabilności w warunkach wysokiej temperatury.
• Pojazdy napędzane energią elektryczną: jako podpory izolacyjne silników i kolumny termiczne zestawów baterii, odporne na wysokie temperatury i izolujące. Stosowane w wirnikach wysokowydajnych turbosprężarkach, aby zmniejszyć opóźnienie turbiny (dzięki niskiej inercji)
• Aerospace: Produkcja łopatek turbin, elementów silnika i wytrzymujących ekstremalne warunki termiczne.
• W systemach nawigacji, siłownikach i jednostkach zasilania pomocniczego, gdzie wagę, szybkość i niezawodność.
• Przemysł chemiczny i przetwórstwo: pompy – jako wały w bezuszczelnieniowych napędach magnetycznych lub pompach przeznaczonych do transportu silnie ściernych/środków korozyjnych.
• Wysokobieżne wrzeciona i routery CNC: To jest główna dziedzina zastosowania. Niska bezwładność pozwala na niezwykle szybkie przyspieszanie i zwalnianie, co poprawia efektywność obróbki i jakość powierzchni.
• Sprzęt medyczny i stomatologiczny: dla wysokoprędkościowych wiertarek i ręcznych narzędzi, które muszą może być sterylizowany i pracować przy bardzo wysokich obrotach.

Główne właściwości i ich znaczenie

1. Ekstremalna twardość

Jeden z najtwardszych dostępnych materiałów, zbliżony do diamentu. Doskonała odporność na zużycie mechaniczne, co przekłada się na znacznie dłuższą żywotność w porównaniu ze stalą, szczególnie w warunkach ścierania środowiska.

2. Wysoka wytrzymałość i sztywność

Zachowuje wysoką wytrzymałość mechaniczną w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej (do około 1200°C). Odporny na gięcie i odkształcanie pod dużym obciążeniem. Umożliwia pracę wysokiej prędkości przy minimalnym uginaniu lub wibracjach.

3. Niska gęstość

O około 60% lżejszy niż stal. Zmniejsza masę obrotową (bezwładność), umożliwiając szybsze przyspieszenie/wolnienie, niższe zużycie energii oraz zmniejszone obciążenia łożysk.

4. Niska rozszerzalność cieplna

Rozszerza się bardzo słabo pod wpływem ciepła. Zachowuje stabilność wymiarową w szerokim zakresie temperatur. Kluczowe dla utrzymania precyzyjnych luzów w warunkach wysokich temperatur aplikacji.

5. Doskonała odporność na korozję

Obojętny wobec większości kwasów, zasad i gazów żrących. Idealny do przetwórstwa chemicznego, środowisk morskich oraz zastosowań, w których smary ulegają rozkładowi.

6. Niemagnetyczny i elektrycznie izolujący

Nie przewodzi magnetyzmu ani prądu elektrycznego. Niezbędny w maszynach MRI, produkcji półprzewodników oraz innych czułych urządzeń elektronicznych lub naukowych sprzętu.

7. Wysoka odporność na temperaturę

Zachowuje swoje właściwości w temperaturach, w których stal uległaby mięknieniu lub stopieniu. Nadaje się do zastosowań w piecach, turbinach oraz systemach mechanicznych pracujących w wysokich temperaturach.

 


Tabela parametrów produktu