GỐM SILICON NITRIDE, GỐM SI3N4, VÒNG BÓNG XOAY & VÒNG BI

Các loại Silicon Nitrua

Có một số phương pháp khác nhau được sử dụng để sản xuất Silicon Nitride, tất cả đều tạo ra các vật liệu có đặc tính hơi khác nhau.

• Nitrua silic liên kết phản ứng (RBSN)

• Silic Nitrua liên kết với phản ứng thiêu kết (SRBSN)

• Áp suất khí Silicon Nitrua thiêu kết (GPSN)

• Silicon Nitrua ép nóng (HPSN)

• Silicon Nitride ép đẳng tĩnh nóng (HIP-SN)

Nitrua silic liên kết phản ứng (RBSN)

Trong những ngày đầu silicon nitride, tất cả đều được tạo ra thông qua liên kết phản ứng do khó sản xuất bột silicon nitride.Với phương pháp này, một khối silicon nén được làm nóng nó trong môi trường giàu nitơ – nitơ liên kết với bột silicon để tạo ra một thể silicon nitride xốp và không đậm đặc hoàn toàn.Có rất ít co ngót trong quá trình này làm cho quá trình gia công xanh (gia công khối nén trước khi thiêu kết) rất hiệu quả.Tính chất cơ học của RBSN không tốt do mật độ hạn chế của nó (khoảng 70 – 85%).Ngoài ra, cấu trúc lỗ rỗng do tỷ trọng thấp dẫn đến tỷ lệ oxy hóa cao và khả năng chống xói mòn kém.Thông thường, nó được sử dụng trong các ứng dụng sốc nhiệt/nhiệt độ cao.

Silic Nitrua liên kết với phản ứng thiêu kết (SRBSN)

Phương pháp thiêu kết liên kết phản ứng sử dụng quy trình tương tự như trên, tuy nhiên, chất trợ thiêu kết được bao gồm trong bột ban đầu (để thúc đẩy quá trình thiêu kết pha lỏng) và quá trình thiêu kết bổ sung sẽ diễn ra sau đó.Sau khi silica compact đã được thấm nitơ, phần thân silicon nitride xốp sau đó được đưa vào lò thấm nitơ áp suất cao để loại bỏ các lỗ chân lông và tạo ra sản phẩm đậm đặc hơn nhiều.Phương pháp này khá cũ và được sử dụng chủ yếu do khó khăn liên quan đến việc sản xuất bột silicon nitride trong những ngày đầu.

Áp suất khí Silicon Nitrua thiêu kết (GPSN)

Đây là phương pháp phổ biến nhất để sản xuất các thành phần silicon nitride hình học phức tạp và có độ bền cao.Phương pháp GPSN sử dụng bột silicon nitride đã được trộn với chất trợ thiêu kết để thúc đẩy quá trình thiêu kết pha lỏng (thường là yttria, magie oxit và/hoặc nhôm oxit) cũng như chất kết dính để cải thiện độ bền cơ học của thân gốm xanh.Bột được ép thành dạng mong muốn và quá trình gia công xanh có thể diễn ra.Sau đó, các chất nén này được đặt vào một lò nung có áp suất khí quyển nitơ để hỗ trợ quá trình cô đặc và ngăn chặn sự bay hơi/phân hủy của silicon, nitơ và các chất phụ gia.

Áp suất khí Silicon Nitrua thiêu kết (GPSN)

Precision Ceramics cung cấp một loạt các thanh gốm silicon nitride tiêu chuẩn, tất cả độ chính xác đều hướng đến một bề mặt hoàn thiện xuất sắc.Những thanh này có thể được sử dụng làm vòng bi, pít-tông, các bộ phận của động cơ hoặc trong nhiều bộ phận lắp ráp khác.Ngoài ra, Precision Ceramics cung cấp các dịch vụ gia công/mài đầy đủ cho sản xuất linh kiện silicon nitride tùy chỉnh.

Silicon Nitrua ép nóng (HPSN)

HPSN được sản xuất bằng cách ép một trục bột silicon nitride (với các chất phụ gia thiêu kết) đồng thời sử dụng nhiệt.Một loại máy ép và khuôn đặc biệt là cần thiết cho quá trình này.Nó tạo ra một silicon nitride với các tính chất cơ học tuyệt vời, tuy nhiên, chỉ có thể tạo ra các hình dạng đơn giản.Bởi vì không thể chế tạo xanh một bộ phận được ép nóng, mài kim cương là cách duy nhất để tạo ra các hình học phức tạp.Do chi phí cao và những khó khăn liên quan đến quá trình mài và ép nóng kim cương, nên việc sử dụng phương pháp này thường chỉ giới hạn trong việc sản xuất các bộ phận đơn giản với số lượng nhỏ.

Nitrua silic ép đẳng tĩnh nóng (HIP-SN)

Phương pháp này củng cố bột silicon nitride bằng cách sử dụng áp suất cao và nhiệt độ cao.Thân silicon nitride có độ xốp kín được ép đẳng tĩnh (áp suất đồng đều trên tất cả các mặt) thông qua một khí trơ ở áp suất lên tới 2000 bar trong khi khoang được làm nóng đồng thời.Quá trình này ép một cách hiệu quả bất kỳ lỗ rỗng/khuyết tật nào khỏi vật liệu trong khi nó đang thiêu kết và mang lại mật độ gần hơn với lý thuyết.HIPing cải thiện các tính chất cơ học và độ tin cậy, tuy nhiên, đây là một quy trình tốn kém thường chỉ được sử dụng trong những trường hợp rất chọn lọc.

Gia công silicon nitrua

Silicon Nitride có thể được gia công ở trạng thái màu xanh lá cây, bánh quy hoặc đặc hoàn toàn.Trong khi ở dạng màu xanh lá cây hoặc bánh quy, nó có thể được gia công tương đối dễ dàng thành các dạng hình học phức tạp.Tuy nhiên, quá trình thiêu kết cần thiết để làm dày đặc hoàn toàn vật liệu khiến phần thân Silicon Nitride co lại khoảng 20%.Sự co ngót này có nghĩa là không thể giữ dung sai rất chặt chẽ khi gia công quá trình thiêu kết trước Silicon Nitride.Để đạt được dung sai rất chặt chẽ, vật liệu thiêu kết hoàn toàn phải được gia công/nghiền bằng các công cụ kim cương.Quá trình này sử dụng một công cụ/bánh xe phủ kim cương rất chính xác để mài mòn vật liệu cho đến khi tạo ra hình dạng mong muốn.Do độ bền và độ cứng vốn có của vật liệu, đây có thể là một quá trình tốn nhiều thời gian và chi phí.