חלקי קרמיקה סיליקון ניטריד

קרמיקה סיליקון ניטריד היא קרמיקה של חומר אנאורגני שאינו מתכווץ במהלך סינטר. סיליקון ניטריד חזק מאוד, במיוחד סיליקון ניטריד בכבישה חמה, שהוא אחד החומרים הקשים בעולם. חלקי קרמיקה סיליקון ניטריד הם בעלי תכונות של חוזק גבוה, צפיפות נמוכה ועמידות בטמפרטורה גבוהה.

קרמיקה Si3N4 היא תרכובת קשר קוולנטי, היחידה המבנית הבסיסית היא [SiN4] טטרהדרון, אטום הסיליקון ממוקם במרכז הטטרהדרון, וסביבו ישנם ארבעה אטומי חנקן, הממוקמים בארבעת הקודקודים של הטטרהדרון, ואז כל שלושה כל טטרהדרון חולק צורה של אטום, ויוצר מבנה רשת רציף ומוצק במרחב התלת מימדי.

Zhongwei Precision מחויבת לספק ללקוחות מקומיים וזרים קרמיקה מתקדמת עם חוזק גבוה, קשיחות גבוהה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בטמפרטורה גבוהה. זהו מפעל היי-טק המשלב מו"פ, ייצור ומכירה של מוצרי קרמיקה דיוק תעשייתיים מתקדמים בתחום הקרמיקה המדויקת. עם מגוון של ציוד מודרני ברמת דיוק גבוהה, היא מימשה באופן עצמאי את השלמת כל תהליך הייצור של חלקי קרמיקה מהכנת אבקה קרמית, דפוס גוף ירוק, סינטר בטמפרטורה גבוהה ועד גימור חומר קרמי.

מוצר Desקריטריון

1. תקני יישום: החברה מיישמת בקפדנות את הסמכת ISO9001, והמוצרים עברו אישור ROHS, FDA EU וכו'.

2. תקני חומרי מוצר: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. תהליכים עיקריים: דיוס, הזרקה, יציקת סרט, כבישה איזוסטטית, הדפסת תלת מימד

4. חומרים זמינים לקרמיקה:

הוא מייצר בעיקר מוטות קרמיקה מוגמרים, צינורות קרמיקה, טבעות קרמיקה, צלחות קרמיות, כוסות יניקה קרמיות, להבי קרמיקה ומבנים קרמיים אחרים בעלי צורה מיוחדת. החומרים הקרמיים העיקריים הם אלומינה, זירקוניה, סיליקון קרביד, סיליקון ניטריד וקרמיקת אלומיניום ניטריד. עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות לחומצה ואלקלי, אנטי מגנטית, עמידות בלחץ. והדפסת תלת מימד וכו' מותאמות אישית לפי דרישות הלקוח.

צינור משולב, עמידות הבלאי הגבוהה שלו מתנגדת ביעילות לבלאי וחומרים.

שיטת ההכנה והמצב הנוכחי של המוצר

1. מאפיינים בסיסיים

רבות מהתכונות של סיליקון ניטריד נובעות ממבנה זה. Pure Si3N4 הוא 3119, עם שני מבני גביש של ו-, שניהם משושים. טמפרטורת הפירוק שלו היא 1800 מעלות באוויר ו-1850 מעלות בחנקן 011MPa. ל-Si3N4 מקדם התפשטות תרמית נמוך ומוליכות תרמית גבוהה, כך שיש לו עמידות בפני זעזועים תרמיים מעולה. סיליקון ניטריד בכבישה חמה לא יישבר גם כאשר הוא מחומם ל-1000 מעלות ומכניס למים קרים. בטמפרטורה לא גבוהה מדי, ל-Si3N4 יש חוזק גבוה ועמידות בפני פגיעות, אבל הוא ייפגע עם עליית זמן השימוש מעל 1200 מעלות, מה שמפחית את החוזק שלו, והוא נוטה יותר לנזקי עייפות מעל 1450 מעלות, ולכן Si3N4 טמפרטורת הפעולה בדרך כלל אינו עולה על 1300 מעלות. בשל הצפיפות התיאורטית הנמוכה של Si3N4, הוא קל בהרבה מפלדה ופלדה סגסוגת הנדסית. לכן, באותם מקומות הדורשים חומרים בעלי חוזק גבוה, צפיפות נמוכה, עמידות בטמפרטורה גבוהה ותכונות אחרות כדי להשתמש בחלקי קרמיקה סיליקון ניטריד להחלפת פלדת סגסוגת זה זמן אחר. זה יותר ממתאים.

2. תכונות החומר

כחומר הנדסי מעולה בטמפרטורה גבוהה, חומר קרמי Si3N4 יכול לשחק את היתרון הרב ביותר ביישומו בתחום הטמפרטורה הגבוהה. כיוון הפיתוח העתידי של Si3N4 הוא: (1) לתת משחק מלא ולנצל את המאפיינים המצוינים של Si3N4 עצמו; (2) לפתח כמה שטפים חדשים כאשר אבקת Si3N4 מושחתת, ולחקור ולשלוט במרכיבים הטובים ביותר של השטפים הקיימים; (3) לשיפור תהליך הטחינה, היצירה והסינטר; ⑷ לפתח את המרוכב של Si3N4 ו- SiC וחומרים אחרים על מנת לייצר חומרים מרוכבים בעלי ביצועים גבוהים יותר. היישום של קרמיקה Si3N4 במנועי רכב יצר מצב חדש לפיתוח חומרים מבניים חדשים בטמפרטורה גבוהה. תעשיית הרכב עצמה היא תעשייה רב-תחומית המשלבת את שיא הטכנולוגיות השונות. סין היא ציוויליזציה עתיקה עם היסטוריה ארוכה והשיגה הישגים מבריקים בהיסטוריה של פיתוח הקרמיקה. עם תהליך הרפורמה והפתיחה, יום אחד, סין גם תגיע לדירוג בין המדינות הגדולות בתעשיית הרכב בעולם וליצור תהילה גדולה יותר לפיתוח תעשיית הקרמיקה.

הוא עמיד במיוחד לטמפרטורה גבוהה, וניתן לשמור על חוזקו בטמפרטורה גבוהה של 1200 מעלות מבלי לרדת. הוא לא יימס להמסה לאחר חימום, ולא יתפרק עד 1900 מעלות. ותמיסת סודה קאוסטית מתחת ל-30 אחוז, היא יכולה גם לעמוד בפני קורוזיה של חומצות אורגניות רבות; יחד עם זאת, זהו חומר בידוד חשמלי בעל ביצועים גבוהים.

3. שיטת תהליך

הוא עשוי מאבקת סיליקון כחומר גלם, אשר נוצרת לראשונה לצורה הרצויה בשיטת היציקה הרגילה, וניטריציה מקדימה מתבצעת בחנקן בטמפרטורה גבוהה של 1200 מעלות צלזיוס, כך שחלק מאבקת הסיליקון מגיב עם חנקן ליצירת סיליקון ניטריד. לכל הגוף יש כבר חוזק מסוים. לאחר מכן הניטריציה השנייה מתבצעת בתנור בטמפרטורה גבוהה של 1350 מעלות ~ 1450 מעלות כדי להגיב לסיליקון ניטריד. ניתן להשיג סיליקון ניטריד בצפיפות תיאורטית של 99 אחוזים בכבישה חמה.

4. שיטת הכנה

טכנולוגיית ההכנה של חלקי קרמיקה סיליקון ניטריד התפתחה במהירות בשנים האחרונות. טכנולוגיית ההכנה מתמקדת בעיקר בשיטת סינטר תגובה, שיטת סינטר בכבישה חמה, שיטת סינטר בלחץ אטמוספרי, שיטת סינטר בלחץ אוויר וסוגים נוספים. בשל תהליכי ההכנה השונים, לסוגים שונים של קרמיקה סיליקון ניטריד יש מיקרו-מבנים שונים (כגון נקבוביות ומורפולוגיה של נקבוביות, מורפולוגיה של דגנים, מורפולוגיה בין-גרעינית ותכולת שלב שני בין-גרעיני וכו'). לכן, הביצועים משתנים מאוד. על מנת להשיג חומרים קרמיים Si3N4 עם ביצועים מעולים, יש להכין תחילה אבקת Si3N4 איכותית. האיכות של אבקת Si3N4 שהוכנה בשיטות שונות אינה זהה לחלוטין, מה שמוביל להבדלים בשימוש בה, והכשל של יישומי חומר קרמי רבים מיוחס לרוב לכיוון שהמפתחים אינם מבינים את ההבדלים בין אבקות קרמיות שונות, אין להם מספיק הבנה של תכונותיהם. באופן כללי, אבקת Si3N4 איכותית צריכה להיות בעלת מאפיינים של תכולת פאזה גבוהה, הרכב אחיד, מעט זיהומים ופיזור אחיד בקרמיקה, גודל חלקיקים קטן ופיזור גודל חלקיקים צר ופיזור טוב. הפאזה באבקת Si3N4 טובה צריכה להוות לפחות 90 אחוז, כי במהלך תהליך הסינטר של Si3N4, חלק מהפאזה יהפוך לפאזה, ואין מספיק תכולת פאזה, מה שיפחית את חוזק החומר הקרמי .

(1) שיטת סינטר תגובה (RS)

שיטת הדפוס הכללי מאומצת. ראשית, אבקת הסיליקון נלחצת לתוך גוף ירוק בעל הצורה הרצויה, ולאחר מכן מכניסה לכבשן ניטרידה לסינטר קדם-ניטרידינג (ניטרידינג חלקי). לגוף הירוק לפני החנקה יש חוזק מסוים וניתן לבצע עיבודים מכניים שונים (כגון חריטה, הקצעה, כרסום, קידוח). לבסוף, בטמפרטורה מעל נקודת ההיתוך של סיליקון; הגוף הירוק עובר ניטריד מלא ומסינטר כדי להשיג מוצרים עם שינוי ממדי קטן (כלומר, לאחר סינת גוף ירוק, קצב הצטמקות קטן מאוד, קצב הצטמקות הליניארי הוא < 011="" אחוז).="" ניתן="" להשתמש="" במוצר="" ללא="" טחינה.="" שיטת="" סינטר="" התגובה="" מתאימה="" לייצור="" חלקים="" בעלי="" צורות="" מורכבות="" וממדים="" מדויקים,="" וגם="" העלות="" נמוכה,="" אך="" זמן="" החנקה="" ארוך="">

(2) סינטרה בלחץ חם (HPS)

אבקת Si3N4 וכמות קטנה של תוספים (כגון MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 וכו') נלחצים בכבישה חמה ומסינטרים בלחץ מעל 1916 MPa וטמפרטורה מעל 1600 מעלות. קרמיקת ה-Si3N4 המחוברת בכבישה חמה המשמשת חברות מסוימות בבריטניה ובארצות הברית היא בעלת חוזק של עד 981MPa או יותר. לתוספים ולהרכב הפאזות במהלך סינטר יש השפעה רבה על תכונות המוצר. בשל שליטה קפדנית על הרכב שלב גבול התבואה וטיפול נכון בחום לאחר סינטר קרמיקה Si3N4, חומרים קרמיים מסדרת Si3N4 שחוזקם לא יקטן משמעותית גם כשהטמפרטורה גבוהה עד 1300 מעלות (עד 490MPa ומעלה ) ניתן להשיג, ועמידות לזחילה ניתן לשפר את הדנטורציה בשלושה סדרי גודל. אם החומר הקרמי Si3N4 מחומצן מראש בטמפרטורה גבוהה של 1400---1500 מעלות, שלב Si2N2O יווצר על פני החומר הקרמי, מה שיכול לשפר משמעותית את עמידות החמצון וחוזק הטמפרטורה הגבוהה של הקרמיקה Si3N4 . המאפיינים המכניים של קרמיקה Si3N4 המיוצרת על ידי סינטר לחיצה חמה עדיפות על אלו של סינטר Si3N4 בתגובה, עם חוזק גבוה וצפיפות גבוהה. עם זאת, עלות הייצור גבוהה וציוד הסינטר מורכב. בשל ההתכווצות הגדולה של הגוף הסינטר, דיוק הממדים של המוצר מוגבל במידה מסוימת. קשה לייצר חלקים מורכבים. ניתן לייצר רק חלקים בעלי צורות פשוטות, וגם העיבוד של חומר העבודה קשה.

(3) שיטת סינטר לחץ אטמוספרי (PLS)

במונחים של הגברת הלחץ של אטמוספירת חנקן סינטר, השימוש בטמפרטורת פירוק Si3N4 עולה (בדרך כלל בלחץ N2=1atm, מ-1800 מעלות צלזיוס עד לפירוק), לאחר סינת לחץ רגיל בטווח הטמפרטורות של {{4 }} מעלות צלזיוס, ולאחר מכן בלחץ אוויר סינטר מתבצעת בטווח הטמפרטורות של 1800---2000 מעלות. מטרת שיטה זו היא להשתמש בלחץ אוויר כדי לקדם את הצפיפות של קרמיקה Si3N4, ובכך לשפר את חוזק הקרמיקה. המאפיינים של המוצרים המתקבלים נמוכים מעט מאלו של סינטר בכבישה חמה. החסרונות של שיטה זו דומים לסינטרינג בכבישה חמה.

(4) שיטת סינטר לחץ גז (GPS)

בשנים האחרונות אנשים ביצעו מחקרים רבים על סינטר לחץ אוויר והשיגו התקדמות רבה. סינטר לחץ גז של סיליקון ניטריד מתבצע בטמפרטורה של כ 2000 מעלות תחת לחץ של 1 ~ 10MPa. לחץ חנקן גבוה מדכא פירוליזה של סיליקון ניטריד. בשל השימוש בסינטרינג בטמפרטורה גבוהה, די בתוספת של פחות עזרי סינטר כדי לקדם את צמיחתם של גרגרי Si3N4, ולקבל קרמיקה בעלת קשיחות גבוהה עם צמיחה באתרית של גרגרי עמודים ארוכים עם צפיפות > 99 אחוז. לכן, סינטר לחץ אוויר יכול לשמש במעבדה זה קיבל יותר ויותר תשומת לב בייצור. קרמיקת סיליקון ניטריד מחושנת בלחץ גז היא בעלת קשיחות גבוהה, חוזק גבוה ועמידות בפני שחיקה טובה, והיא יכולה לייצר ישירות צורות מורכבות שונות קרוב לצורה הסופית, מה שיכול להפחית מאוד את עלות הייצור ועלות העיבוד. ותהליך הייצור שלו קרוב לתהליך ייצור קרביד צמנט, מתאים לייצור המוני.

5. סטטוס מחקר

עבור גופי סינטר קרמיים Si3N4 ו-Sialon, סופק תהליך להיווצרות על-ידי פלסטיק-על ללא יצירת חומר מרוכב ושמירה על מצב יחיד, וסופק גוף מחוטא שנוצר בהתאם לתהליך. גוף סיליקון ניטריד וסיאלון סינטר עם צפיפות יחסית של יותר מ-95 אחוזים וצפיפות ליניארית של 50 מיקרומטר בחתך הדו-ממדי של הגוף הסינטר בטווח של 120 עד 250; דחיסה גורמת לעיוות פלסטי להתרחש בקצבי מתח של פחות מ-10-1/sek. לגוף הסינטר שנוצר יש תכונות מכניות מצוינות במיוחד בטמפרטורה רגילה.

קרמיקה Si3N4 היא חומר מבני חשוב. זהו חומר סופר קשה, בעל סיכה ועמידות בפני שחיקה; הוא אינו מגיב עם חומצות אנאורגניות אחרות מלבד חומצה הידרופלואורית, ויש לו עמידות בפני קורוזיה חזקה ועמידות בטמפרטורה גבוהה. חִמצוּן. וזה יכול לעמוד בפני ההלם של קור וחום. ניתן לחמם אותו ליותר מ-1,000 מעלה באוויר, והוא לא יישבר לאחר קירור מהיר וחימום מהיר. בדיוק בגלל התכונות המצוינות של קרמיקה Si3N4 אנשים משתמשים בה לעתים קרובות לייצור מיסבים. , להבי טורבינת גז, טבעות איטום מכניות, תבניות קבועות ורכיבים מכניים אחרים. אם משטח החימום של רכיבי המנוע עשוי מקרמיקת סיליקון ניטריד, עמיד בפני טמפרטורה גבוהה וקשה להעברת חום, זה לא רק יכול לשפר את איכות מנועי הדיזל, לחסוך בדלק, אלא גם לשפר את היעילות התרמית. . סין, ארצות הברית, יפן ומדינות אחרות פיתחו את מנוע הדיזל הזה.

תהליך לאחר סינטרה

ציוד עיבוד: מצויד במכונת חריטה CNC, שחיקה ללא מרכז, שחיקה גלילית פנימית וחיצונית, שחיקה על פני השטח, מרכז עיבוד מחרטות CNC, חיתוך תיל, חריטה, כרסום, שחיקה ועוד ציוד ייצור ובדיקה ברמת דיוק גבוהה.

תבניות וגופי בדיקה

1. חיי שירות של עובש: בדרך כלל חצי קבוע. (חוץ מקצף שאבד).

2. זמן אספקת עובש: 10-25 ימים, (לפי מבנה המוצר וגודל המוצר).

3. כלי עבודה ותחזוקת עובש: Zhongwei אחראית על חלקים מדויקים.

בקרת איכות

1. בקרת איכות: שיעור הפגמים נמוך מ-0.1 אחוז .

2. דגימות והרצת ניסיון ייבדקו ב-100 אחוז במהלך הייצור ולפני המשלוח, בדיקת מדגם לייצור המוני לפי תקני ISDO או דרישות הלקוח.

3. ציוד בדיקה: מכשיר מדידת עגולות, מכשיר מדידה של שלוש קואורדינטות, מכשיר מדידת קואורדינטות תמונה, מכשיר מדידה משושה שלוש קואורדינטות, מכשיר מדידת תמונה, מכשיר מדידת צפיפות, מכשיר מדידת חלקות, בודק קשיות מיקרו ויקר.

יישום

תוך ניצול המשקל הקל והקשיחות של Si3N4, ניתן להשתמש בו לייצור מיסבים כדוריים, בעלי דיוק גבוה יותר ממיסבי מתכת, מייצרים פחות חום ויכולים לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר ובחומרים קורוזיביים. חרירי הקיטור העשויים מקרמיקה Si3N4 בעלות מאפיינים של עמידות בפני שחיקה ועמידות בחום. אין להם נזק ברור לאחר שימוש בדוד של 650 מעלות במשך מספר חודשים, בעוד שחירי פלדה מסגסוגת אחרים עמידים בפני חום וקורוזיה יכולים לשמש רק למשך 1-2 חודשים באותם תנאים. פקק זוהר .Si3N4 שפותח במשותף על ידי מכון שנגחאי לסיליקט, האקדמיה הסינית למדעים, מכון שנגחאי למנועי בעירה פנימית, משרד להנדסת חשמל ומכונות, ו-Zhongwei Precision פותר את בעיית ההתנעה הקרה והקשה של מנועי דיזל, ומתאים להפעלה ישירה מנועי דיזל הזרקה או לא ישירה. פקק זוהר זה הוא מכשיר ההצתה המתקדם והאידיאלי ביותר של מנוע דיזל הקיים כיום. המכון היפני לאנרגיה אטומית ומיצובישי תעשיות כבדות פיתחו בהצלחה משאבה גולמית חדשה עם רוטור המורכב מ-11 פטיפונים קרמיים Si3N4 במארז המשאבה. מכיוון שהמשאבה מאמצת רוטור קרמי Si3N4 עם מקדם התפשטות תרמית קטן ומסב אוויר מדויק, היא יכולה לפעול כרגיל ללא סיכה וקירור. אם משאבה זו משולבת עם משאבת אולטרה-וואקום כמו משאבת טורבו-מולקולרית, ניתן ליצור מערכת ואקום המתאימה לכורי היתוך גרעיני או לציוד לעיבוד מוליכים למחצה.

האמור לעיל הן רק כמה דוגמאות ליישום של קרמיקה Si3N4 כחומרי מבנה. הוא האמין כי עם השיפור של טכנולוגיית ייצור אבקת Si3N4, דפוס, סינטר ועיבוד, הביצועים והאמינות שלה ימשיכו להשתפר, וקרמיקת סיליקון ניטריד תהיה בשימוש נרחב יותר. בשל שיפור הטוהר של חומרי הגלם Si3N4, הפיתוח המהיר של טכנולוגיית דפוס אבקת Si3N4 וטכנולוגיית סינטר, והתרחבות מתמשכת של תחומי היישום, Si3N4 תופס עמדה חשובה יותר ויותר בתעשייה כקרמיקה מבנית הנדסית. לקרמיקה Si3N4 יש תכונות מקיפות מצוינות ומשאבים בשפע, והיא חומר מבני אידיאלי בטמפרטורה גבוהה עם תחומי יישום ושווקים רחבים, וכל מדינות העולם מתחרות על מחקר ופיתוח. לחומרים קרמיים יש מאפיינים של עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בחמצון, עמידות בפני זעזועים תרמיים ומשקל סגולי נמוך שקשה להשוות לחומרי מתכת כלליים. חלקי קרמיקה סיליקון ניטריד יכולים לעמוד בסביבת העבודה הקשה שחומרי מתכת או פולימרים אינם מסוגלים לה, ולחלקים קרמיים סיליקון ניטריד יש סיכויי יישום רחבים. אחרי חומרי מתכת וחומרים פולימריים, הוא הפך לחומר הבסיסי המרכזי התומך בתעשיית העמודים במאה ה-21, והפך לאחד מתחומי המחקר הפעילים ביותר. כיום, מדינות ברחבי העולם מייחסות חשיבות רבה למחקר ולפיתוח שלה. כחבר חשוב במשפחת קרמיקה מבנית בטמפרטורה גבוהה לקרמיקה הראשונה של Si3N4 יש תכונות מכניות מעולות, תכונות תרמיות ויציבות כימית מאשר קרמיקה מבנית אחרת בטמפרטורה גבוהה כגון קרמיקה תחמוצת וקרמיקה קרביד. לכן, הם נחשבים לחומרים המבטיחים ביותר בקרמיקה מבנית בטמפרטורה גבוהה.