Подшипниковые валы из нитрида кремния Si3N4 по индивидуальному заказу

Керамический вал из нитрида кремния (Si₃N₄) — это высокопроизводственный инженерный компонент, изготовленный из передовой технической керамики. Он не является традиционным металлом, таким как сталь или алюминий, а производится методом порошковой металлургии, включающим прессование и высокотемпературное спекание.

С точки зрения сфер применения, аэрокосмическая промышленность и автомобильный сектор являются основными направлениями спроса. В аэрокосмической области стержни из нитрида кремния используются в качестве фиксирующих штифтов лопаток турбины в авиационных двигателях и втулок в системах управления положением космических аппаратов. Благодаря высокой термостойкости и легкости, они снижают вес оборудования и повышают надежность его работы. Прецизионные направляющие стержни в системах наведения ракет также используют их высокую прочность и размерную стабильность.

В автомобильной отрасли гоночные автомобили высокой производительности и транспортные средства с новыми источниками энергии используют стержни из нитрида кремния для подшипников трансмиссии и направляющих клапанов двигателя. По сравнению с традиционными металлическими деталями, эти стержни обладают в 5–8 раз большей износостойкостью, что увеличивает срок службы и снижает энергопотребление.

В электронной и полупроводниковой промышленности стержни из нитрида кремния используются в качестве направляющих валов для оборудования для резки пластин и выталкивающих штифтов для форм упаковки полупроводников. Они обеспечивают высокую точность и химическую стабильность в процессе обработки, предотвращая загрязнение примесями и повышая выход микросхем.

Преимущества стержней из нитрида кремния

Уникальные преимущества стержней из нитрида кремния обусловлены синергетическим сочетанием свойств керамики на основе нитрида кремния и прецизионных процессов формования. Они обладают пределом прочности при изгибе при комнатной температуре в диапазоне 600–800 МПа, сохраняя более 80 % своей прочности даже при высоких температурах до 1200 °C. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения (3,2×10⁻⁶/°C) они эффективно противостоят термоудару, вызванному резкими перепадами температур. Кроме того, они характеризуются высокой износостойкостью (коэффициент трения всего 0,1–0,2) и химической инертностью, устойчивостью к коррозии со стороны сильных кислот и щелочей, а также не реагируют с большинством расплавленных металлов и солей. Помимо этого, стержни из нитрида кремния обладают хорошей электрической изоляцией и низкой плотностью (3,2 г/см³), что позволяет обрабатывать их в стержни с различными диаметрами, длиной и сложными поперечными сечениями для удовлетворения разнообразных требований к прецизионным компонентам
Эти валы известны своим исключительным сочетанием свойств, которые делают их превосходящими металлы в сложных условиях эксплуатации.

Типичные применения

• Производство полупроводников: используется для манипуляторов переноса пластин и подкладок высокотемпературных печей, чтобы обеспечить высокую чистоту и стабильность при высоких температурах. ‌
• Транспортные средства на новой энергии: в качестве изоляционных опор для двигателей и тепловых столбцов для блоков батарей, устойчивы к высоким температурам и обеспечивают изоляцию. Используются в высокопроизводительных роторах турбокомпрессоров для снижения турболага (благодаря низкому инерционному моменту)
• Авиакосмическая промышленность: производство лопаток турбин, деталей двигателя и работа в экстремальных температурных условиях.
• В системах наведения, приводах и вспомогательных силовых агрегатах, где важны масса, скорость, и надежность.
• Насосы в химической и технологической промышленности: в качестве валов в бесконтактных магнитных приводах или насосах, перекачивающих сильно абразивные/коррозионно-активные среды.
• Высокоскоростные шпиндели и фрезерные станки с ЧПУ: это основная область применения. Низкий момент инерции позволяет чрезвычайно быстро разгоняться и замедляться, что повышает эффективность обработки и качество поверхности.
• Медицинское и стоматологическое оборудование: для высокоскоростных свёрл и наконечников, которые должны могут быть стерилизованы и работать при очень высоких оборотах.

Ключевые свойства и их значение

1. Экстремальная твердость

Один из самых твердых доступных материалов, близкий к алмазу. Отличная стойкость к износу, что обеспечивает значительно более длительный срок службы по сравнению со сталью, особенно в абразивных ситуациях.

2. Высокая прочность и жесткость

Сохраняет высокую механическую прочность при комнатной и повышенной температурах (до ~1200°C). Устойчив к изгибу и деформации под высокой нагрузкой. Позволяет работать на высоких скоростях с минимальным биением или вибрацией.

3. Низкая плотность

Примерно на 60 % легче стали. Снижает вращающуюся массу (инерцию), что приводит к более быстрому ускорение/замедление, меньшее энергопотребление и сниженные нагрузки на подшипники.

4. Низкое тепловое расширение

Расширяется минимально при нагреве. Сохраняет размерную стабильность в широком диапазоне температур. Критически важно для поддержания точных зазоров в условиях высокой температуры приложения.

5. Отличная коррозионная стойкость

Инертен к большинству кислот, щелочей и агрессивных газов. Идеален для химической промышленности, морских условий и применений, где смазочные материалы разрушаются.

6. Немагнитный и электрически изолирующий

Не проводит магнетизм и электричество. Необходим для МРТ-аппаратов, производства полупроводников и других чувствительных электронных или научных приборов оборудования.

7. Высокая термостойкость

Сохраняет свои свойства при температурах, при которых сталь становится мягкой или плавится. Подходит для использования в печах, турбинах и механических системах с высокой температурой.

 


Таблица параметров продукта