Keramiske kugler af siliciumnitrid

Keramiske kugler af siliciumnitrid har utrolige mekaniske egenskaber som f.eks. styrke og hårdhed. Desuden har disse kugler fremragende korrosionsbestandighed samt selvsmørende egenskaber, der fjerner behovet for yderligere smøremidler, der kan forurene produktionsmiljøer.

CoorsTek fremstiller keramiske præcisionskugler til brug i så forskellige applikationer som tandlægebor, vakuumpumper, spindler til værktøjsmaskiner og måleinstrumenter. Hver kugle er specialudviklet i henhold til skræddersyede materialeegenskaber med strenge inspektionsstandarder for størrelse, sfærisk præcision og overfladefinish.

Letvægt

Keramiske kugler af siliciumnitrid er præcisionsfremstillede komponenter, der øger effektiviteten og levetiden af kritiske maskiner i sektorer som luftfart, bilindustri og energi. Denne hårde keramik er hård, men alligevel let, og den modstår varme og slid; desuden har den elektrisk isolerende egenskaber, som hjælper med at forhindre elektrolytisk korrosion.

Siliciumnitridkeramikkens lave friktionsegenskaber giver mulighed for reduceret energiforbrug og effekttab, når der opstår cykliske applikationer. Desuden er disse kugler selvsmørende, så der ikke er behov for eksterne smøremidler, der ellers kan forårsage friktionsskader og forurening - noget, der er særligt fordelagtigt i højhastigheds- og ultrahøjhastighedslejeapplikationer, hvor rotationshastighederne overstiger det normale.

Siliciumnitridkeramik har næsten dobbelt så stor hårdhed som stål, hvilket gør dem til ekstremt slidstærke og modstandsdygtige materialer til krævende miljøer som rumfart og militært udstyr, der ofte udsættes for ætsende stoffer eller vand. Deres evne til at modstå korrosion gør også keramikken perfekt til brug inden for disse områder.

Siliciumnitridkeramik er et fremragende materialevalg til hybridlejer, da det giver fordelene ved både keramiske og metalliske dele. Deres lavere varmeudvidelse og stivhed giver mulighed for højere omdrejningshastigheder, mens deres korrosionsbeskyttende isoleringsegenskaber forhindrer korrosion, og deres moderate varmeledningsevne hjælper med at sænke køleomkostningerne. Alle disse faktorer gør tilsammen siliciumnitridkeramik velegnet til elektriske motorer, der kører ved højere hastigheder med reduceret vedligeholdelsesbehov.

Modstandsdygtighed over for høje temperaturer

Keramiske kugler af siliciumnitrid har stor holdbarhed ved høje temperaturer, samtidig med at de ikke er ledende, hvilket gør dem uvurderlige i mange brancher. Deres egenskaber forbedrer motoreffektiviteten ved at reducere friktion og forlænge levetiden, mens deres lette natur hjælper med at mindske centrifugalkraften og sliddet på lejerne. Desuden kan disse kugler fungere i barske miljøer med stærk syre, alkali og havvand, samtidig med at de udviser enestående korrosionsbestandighed.

Siliciumnitridkeramik bevarer sin styrke og hårdhed ved temperaturer helt op til 800 grader, så de kan modstå selv ekstreme miljøer i længere perioder. Deres selvsmørende egenskaber fjerner helt behovet for eksterne smøremidler og eliminerer forurening forårsaget af smøremiddelrester, samtidig med at de mekaniske systemer kører gnidningsløst uden forstyrrelser eller problemer.

Siliciumnitrids kemisk inerte sammensætning gør, at det ikke reagerer, selv når der er syrer og ætsende kemikalier til stede, i modsætning til metaller, som reagerer. I modsætning til metaller ruster eller korroderer det heller ikke; det hjælper dine lejer med at holde længere, samtidig med at det modstår ophobning af giftige gasser. Desuden er siliciumnitrid sikkert til medicinsk udstyr som MR-maskiner og diagnoseværktøjer uden at forstyrre magnetfelter; biokompatible materialer er delvist radiotransparente for ikke at forstyrre magnetfelter og dermed sikre nøjagtige patientdiagnoser, mens ikke-ledende egenskaber reducerer elektriske strømme, der potentielt kan skade udstyr i brug og dermed øge udstyrets sikkerhed og øge sikkerheden generelt.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Keramiske kugler af siliciumnitrid har mange anvendelsesmuligheder på grund af deres fremragende korrosionsbestandighed. Modstandsdygtighed over for stærke syrer (f.eks. svovlsyre og saltsyre) og baser, langvarig udsættelse for havvand samt gode antimagnetiske og elektriske isoleringsegenskaber gør disse keramiske kugler perfekte til barske miljøer, hvor konventionelle materialer hurtigt ville blive nedbrudt eller beskadiget. Det gør kugler af siliciumnitrid velegnede til brug, hvor konventionelle materialer hurtigt ville blive slidt ned eller beskadiget med tiden.

Siliciumnitridkugler har bemærkelsesværdige egenskaber, der gør dem uundværlige inden for områder som rumfart, bilindustri og vedvarende energi. Deres lette vægt og overlegne modstandsdygtighed over for slid, varme og korrosion giver fordele i forhold til effektivitet og levetid for maskiner i disse krævende sektorer.

Siliciumnitrid bruges også i vid udstrækning som det foretrukne materiale i præcisionskuglelejer til tandlægebor på grund af den hårde keramiske overflade, der modstår slid og friktion, mens den lave masse er med til at minimere støj- og vibrationsniveauer. Desuden sikrer siliciumnitrids ikke-ledende egenskaber velfungerende elektriske motorer.

Siliciumnitrid skiller sig ud blandt teknisk keramik som et af de mest termodynamisk stabile materialer, der findes, hvilket gør det meget holdbart og giver exceptionelle mekaniske egenskaber ved høje temperaturer - og så er det modstandsdygtigt over for mange ætsende kemikalier. Si3N4-lejekomponenter er blevet standardkomponenter i biler, raketmotorer og udstyr, der arbejder i barske miljøer - samt i nogle højtydende modelbiler.

Modstandsdygtighed over for slid

Siliciumnitridkugler er betydeligt hårdere end mange typer stål, hvilket betyder, at de kan modstå ekstrem slitage i miljøer med høj belastning uden deformation eller svigt. Deres exceptionelle styrke giver en meget lav friktionskoefficient, som minimerer varmeudvikling og energitab for maksimal effektivitet i udstyret.

Keramiske kugler er korrosionsbestandige og kemisk neutrale, hvilket gør dem velegnede til miljøer, som hurtigt ville nedbryde metalkuglelejer. Deres moderate varmeledningsevne og lave udvidelseskoefficient gør det muligt for dem at arbejde ved højere temperaturer, som dem der findes i gasturbiner; og da de er ikke-magnetiske, er de sikre nok til at blive brugt i medicinsk udstyr som MR-maskiner, hvor magnetiske materialer kan forstyrre billeddannelsen.

Keramiske kugler med exceptionel hårdhed giver overlegen brudstyrke og slagfasthed, hvilket gør dem til det ideelle materiale til rumfartsapplikationer, der kræver høje slagbelastninger. Da keramiske kugler er 58% lettere end stål, reducerer de også vægten på flykomponenterne, hvilket giver bedre brændstofeffektivitet ved at bære mere nyttelast og større mængder nyttelast.

Keramiske kugler kan også bruges i hybridlejer med stålringe for at opnå lavere vægt og højere hastigheder sammenlignet med lejer helt i stål. Mimaroglu et al. udførte tests, der evaluerede glidekontakten mellem Si3N4/stål-par under både smurte og usmurte forhold for at vurdere deres tribologiske egenskaber, og de viste en overlegen ydeevne med betydeligt mindre friktion sammenlignet med kombinationer af gråt støbejern eller Al-bronze/stål under smurte forhold.