Keramické ložiská z dusitanu kremíka udržujú trenie veľmi nízke, približne na úrovni 0,05 až 0,15 koeficientu, aj keď sú vystavené intenzívnemu teplu a mechanickému namáhaniu. Tieto ložiská sú o 40 až 60 percent lepšie ako oceľové, akonáhle dosiahnu otáčky vyššie než 20 000 RPM. Špeciálna väzba medzi atómami kremíka a dusíka pomáha odolávať opotrebovaniu spôsobenému tepelnou rozťažnosťou, takže tieto ložiská môžu pokojne pracovať pri teplotách vyšších než 800 stupňov Celzia bez toho, aby sa rozpadli. Vďaka tejto stabilitе spotrebujú stroje, ktoré ich používajú, v presných vretenových aplikáciách o 12 až 18 percent menej energie. Navyše neexistuje riziko mikrosvárania pri náhlych zmenách zaťaženia. K tomu nedochádza preto, lebo materiál sa prirodzene sám mazní a veľmi slabо reaguje s inými povrchmi, čo ho robí ideálnym pre náročné priemyselné prostredia, kde najviac záleží na spoľahlivosti.
Keď sa stroje otáčajú rýchlejšie ako 250 000 otáčok za minútu, v olejových vrstvách bežných kovových ložísk dochádza k zaujímavému javu. Odstredivá sila tieto vrstvy jednoducho rozdrví, čo spôsobuje priamy kontakt kovov a rýchly opotrebujú všetkých súčiastok. Práve tu sa výrazne prejavujú výhody keramiky na báze dusitanu kremíka, ktorá využíva tri hlavné vlastnosti pôsobiace spoločne. Po prvé, ich povrchy priťahujú mazivo približne trikrát lepšie ako bežná oceľ. Po druhé, tieto materiály oveľa lepšie odolávajú teplu, čo bráni rozkladu olejov aj pri teplotách vyšších ako 120 stupňov Celzia. A po tretie, sú výrazne tuhšie ako oceľ, s modulom pružnosti približne o 50 % vyšším, takže obežné dráhy ložísk sa neprekĺbajú ani za zaťaženia. Spoločne tieto vlastnosti zabezpečujú udržanie mimoriadne tenkej mazacej vrstvy, niekedy hrubej len asi 0,1 mikrometra. Pre prevádzkovateľov vysokorýchlostných obrábacích centier to znamená, že vretená môžu nepretržite pracovať takmer 18 000 hodín pred potrebou údržby. To je približne trojnásobok doby životnosti tradičných oceľových ložísk za podobných podmienok.
Ložiská z kovovej keramiky na báze dusitanu kremíka ponúkajú výnimočnú odolnosť proti opotrebeniu, pretože spájajú niekoľko kľúčových vlastností naraz. Medzi ne patrí pôsobivá tvrdosť vyššia ako HV 1500, dobrá lomová húževnatosť okolo 6 až 7 MPa·m½ a vynikajúca odolnosť voči oxidácii, aj keď teploty dosiahnu až 1000 stupňov Celzia. Tvrdosť pomáha zabrániť abrazívnemu opotrebeniu a poškodeniu povrchu, zatiaľ čo lomová húževnatosť bráni šíreniu trhlín pri opakovanom zaťažení alebo náhlych nárazoch. Odolnosť voči oxidácii udržiava povrch nepoškodený za extrémnych podmienok, kde sú prítomné vysoké teploty aj chemikálie. Táto kombinácia zabezpečuje ich vynikajúce využitie napríklad v zariadeniach na chemické spracovanie alebo priemyselných peciach, kde tradičné kovové ložiská nemôžu dlho vydržať a rýchlo zlyhávajú. Reálne testovania ukazujú, že tieto keramické ložiská majú približne o 60 percent nižšie opotrebenie v porovnaní so štandardnými oceľovými alternatívami, čo znamená dlhšie intervaly medzi údržbou a menej neočakávaných výpadkov v rámci výrobných prevádzok.
Ložiská z keramiky Si3N4 môžu mať vyššiu počiatočnú cenu v porovnaní s tradičnými riešeniami, ale v aplikáciách presných vrieten a prívodných pohonov vydržia až trikrát dlhšie, čo znamená skutočné úspory v priebehu času. Čo robí tieto keramické materiály tak výnimočnými? Sú extrémne tvrdé, odolávajú praskaniu za zaťaženia a oveľa lepšie znášajú teplo než oceľ pri vysokých otáčkach, aké sa vyskytujú v moderných strojoch. Táto kombinácia prakticky eliminuje opotrebovanie, ktoré zvyčajne vyřadí kovové ložiská o mesiace skôr. Údržbárske tímy hlásia menej porúch a zriedkavejšie výmeny, čo sa v rámci výrobných cyklov prejaví výrazným znížením nákladov.
Počas štandardného päťročného životného cyklu zariadenia podniky dosahujú zníženie celkových nákladov na vlastníctvo o 55–70 %, čo robí Si₃N₄ strategickou investíciou pre prevádzky, ktoré kladia dôraz na spoľahlivosť, dostupnosť a úsporné rozpočty na údržbu.
Keramické ložiská vyrobené z dusičnanu kremíka (Si3N4) sa stali nevyhnutnými v aplikáciách leteckých turbín, ako sú pomocné systémy prúdových motorov a čerpadlá raketového paliva. Tieto ložiská dokážu vydržať otáčky vyše 250 tisíc ot./min vo vákuovej atmosfére, kde tradičné oceľové ložiská zlyhávajú kvôli problémom s chladným zváraním. Skutočnosť, že nie sú kovové, znamená, že nevznikajú problémy s lepením kovu na kov. Navyše tieto materiály zachovávajú svoj tvar aj pri vystavení extrémnemu teplu nad 1200 stupňov Celzia, čo zabezpečuje hladký chod. S hmotnosťou približne o 40 % nižšou v porovnaní s oceľovými protikusmi výrazne znižujú odstredivé sily pôsobiace na komponenty. To pomáha predchádzať deformácii komponentov a udržiava správne správanie rotora, ktoré je absolútne nevyhnutné pre úspešné misie vo vesmíre alebo pri prevádzke vo veľkej nadmorskej výške.
Ložiská z nitridu kremíka (Si3N4) v MRI a CT prístrojoch pomáhajú znížiť skreslenie obrazu spôsobené vibráciami vďaka svojim konzistentným materiálovým vlastnostiam a extrémne hladkým povrchom s drsnosťou pod 0,05 mikrometra. Tieto ložiská sa otáčajú oveľa hladšie a tichšie v porovnaní s tradičnými kovovými variantmi. Ďalšou veľkou výhodou je ich elektrická izolácia, ktorá zabraňuje rušivým vírivým prúdom narušovať magnetické poľa. Okrem toho táto izolácia chráni motory elektrických vozidiel pred elektrolytickou koróziou spôsobenou parazitnými prúdmi. Komponenty vydržia približne trikrát dlhšie, keď sa používajú tieto ložiská. Potláča sa tiež elektromagnetická interferencia a vo vysokotriednych pohonoch elektrických vozidiel je pozorovateľne nižšia hladina hluku. To znamená lepšie diagnostické výsledky pri lekárskom zobrazovaní, zatiaľ čo cestujúci užívajú tichší jazdný komfort, a to bez akéhokoľvek straty výkonu.
EN
