سرامیک های نیترید سیلیکون Si3n4 سرامیک بلبرینگ های چرخشی / غلتکی

انواع نیترید سیلیکون

روش های مختلفی برای تولید نیترید سیلیکون وجود دارد که همگی موادی با خواص کمی متفاوت تولید می کنند.

• نیترید سیلیکون پیوندی واکنشی (RBSN)

• نیترید سیلیکون پیوندی واکنشی زینتر شده (SRBSN)

• نیترید سیلیکون زینتر شده با فشار گاز (GPSN)

• نیترید سیلیکون پرس گرم (HPSN)

• نیترید سیلیکون پرس ایزواستاتیک گرم (HIP-SN)

نیترید سیلیکون پیوندی واکنشی (RBSN)

در روزهای اولیه نیترید سیلیکون، به دلیل دشواری تولید پودر نیترید سیلیکون، همه آن از طریق پیوند واکنشی ساخته می شد. با این روش، یک فشرده سیلیکونی در یک اتمسفر غنی از نیتروژن گرم می شود - نیتروژن به پودر سیلیکون متصل می شود تا یک بدنه نیترید سیلیکون متخلخل و نه کاملاً متراکم تولید کند. در این فرآیند انقباض کمی وجود دارد که ماشینکاری سبز (ماشینکاری فشرده قبل از زینترینگ) را بسیار موثر می کند. خواص مکانیکی RBSN به دلیل چگالی محدود آن (تقریباً 70 - 85٪) خوب نیست. علاوه بر این، ساختار منافذ ناشی از چگالی کم آن منجر به سرعت اکسیداسیون بالا و مقاومت ضعیف در برابر فرسایش می شود. معمولاً در کاربردهای شوک حرارتی/دمای بالا استفاده می شود.

نیترید سیلیکون پیوندی واکنشی زینتر شده (SRBSN)

روش زینتر شده پیوندی واکنشی از همان فرآیند بالا استفاده می کند، با این حال، کمک زینترینگ در پودر اصلی گنجانده شده است (برای ترویج زینترینگ فاز مایع) و فرآیند زینترینگ اضافی دنبال می شود. پس از نیتروژن شدن فشرده سیلیکا، بدنه متخلخل نیترید سیلیکون سپس در یک کوره نیتروژن با فشار بالا قرار می گیرد تا منافذ از بین بروند و محصولی بسیار متراکم تر تولید شود. این روش نسبتاً قدیمی است و عمدتاً به دلیل دشواری مرتبط با تولید پودر نیترید سیلیکون در روزهای اولیه استفاده می شد.

نیترید سیلیکون زینتر شده با فشار گاز (GPSN)

این محبوب ترین روش برای تولید اجزای نیترید سیلیکون با استحکام بالا و هندسه پیچیده است. روش GPSN از پودر نیترید سیلیکون استفاده می کند که با کمک زینترینگ مخلوط شده است تا زینترینگ فاز مایع (معمولاً ایتریوم، اکسید منیزیم و/یا آلومینا) و همچنین بایندرها را برای بهبود استحکام مکانیکی بدنه سرامیکی سبز ترویج دهد. پودر به شکل دلخواه فشرده می شود و ماشینکاری سبز می تواند انجام شود. سپس فشرده ها در کوره ای قرار می گیرند که دارای اتمسفر نیتروژن تحت فشار است تا به تراکم کمک کند و از تبخیر/تجزیه سیلیکون، نیتروژن و مواد افزودنی جلوگیری کند.

نیترید سیلیکون زینتر شده با فشار گاز (GPSN)

Precision Ceramics طیف وسیعی از میله های سرامیکی نیترید سیلیکون استاندارد را در انبار دارد که همگی با دقت به یک سطح عالی تبدیل شده اند. این میله ها می توانند به عنوان بلبرینگ، پیستون، اجزای موتور یا در انواع دیگر مونتاژها استفاده شوند. علاوه بر این، Precision Ceramics خدمات کامل ماشینکاری/سنگ زنی را برای تولید قطعات نیترید سیلیکون سفارشی ارائه می دهد.

نیترید سیلیکون پرس گرم (HPSN)

HPSN با پرس تک محوری پودر نیترید سیلیکون (با مواد افزودنی زینترینگ) در حالی که گرما را همزمان اعمال می کند، تولید می شود. برای این فرآیند به نوع خاصی از پرس و قالب نیاز است. نیترید سیلیکونی با خواص مکانیکی عالی تولید می کند، با این حال، فقط می توان اشکال ساده ای را تولید کرد. از آنجایی که ماشینکاری سبز یک جزء پرس گرم غیرممکن است، سنگ زنی الماس تنها راه ایجاد هندسه های پیچیده است. به دلیل هزینه های بالا و مشکلات مرتبط با سنگ زنی الماس و پرس گرم، استفاده از آن معمولاً به تولید اجزای ساده در مقادیر کم محدود می شود.

نیترید سیلیکون پرس ایزواستاتیک گرم (HIP-SN)

این روش پودر نیترید سیلیکون را با استفاده از فشار بالا و دمای بالا متراکم می کند. یک بدنه نیترید سیلیکون با تخلخل بسته به صورت ایزواستاتیک (فشار یکنواخت از همه طرف) از طریق یک گاز بی اثر تا 2000 بار پرس می شود در حالی که محفظه همزمان گرم می شود. این فرآیند به طور موثر هر گونه منافذ/نقص را از ماده در حالی که زینتر می شود فشرده می کند و چگالی را به تئوری نزدیکتر می کند. HIPing خواص مکانیکی و قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد، با این حال، یک فرآیند گران قیمت است که معمولاً فقط در شرایط بسیار خاص استفاده می شود.

ماشینکاری نیترید سیلیکون

نیترید سیلیکون را می توان در حالت های سبز، بیسکویت یا کاملاً متراکم ماشینکاری کرد. در حالی که در فرم سبز یا بیسکویت است، می توان آن را نسبتاً آسان به هندسه های پیچیده ماشینکاری کرد. با این حال، فرآیند زینترینگ که برای متراکم کردن کامل ماده مورد نیاز است، باعث می شود بدنه نیترید سیلیکون تقریباً 20٪ منقبض شود. این انقباض به این معنی است که هنگام ماشینکاری نیترید سیلیکون قبل از زینترینگ، نمی توان تلرانس های بسیار دقیقی را حفظ کرد. برای دستیابی به تلرانس های بسیار دقیق، مواد کاملاً زینتر شده باید با ابزارهای الماس ماشینکاری/سنگ زنی شوند. این فرآیند از یک ابزار/چرخ پوشش داده شده با الماس بسیار دقیق برای ساییدن مواد تا ایجاد فرم دلخواه استفاده می کند. با توجه به چقرمگی و سختی ذاتی ماده، این می تواند یک فرآیند زمان بر و پرهزینه باشد.