Keramiske kuler av silisiumnitrid

Keramiske kuler har lenge vært brukt i høyhastighetsutstyr som ikke får regelmessig smøring eller i korrosive miljøer for å forbedre maskinens levetid og effektivitet, og de ikke-ledende egenskapene bidrar til å beskytte mot elektrisk korrosjon som kan skade delene.

Disse lagrene reduserer friksjonen, noe som øker ytelsen og gjør at utstyret går jevnere, med skreddersydde materialegenskaper som utkonkurrerer tradisjonelle stållagre.

Styrke

Silisiumnitridkeramikk er et av de sterkeste tekniske keramiske materialene med utmerket bruddmotstand og seighet, sammenlignbar med stålets styrke og i stand til å motstå selv ekstreme temperaturer uten å deformeres eller sprekke. På grunn av disse egenskapene er silisiumnitridkeramikk et utmerket valg for lagerdeler som utsettes for vibrasjoner, varme eller korrosive kjemikalier.

Dette materialet fremstilles ved hjelp av standard pulvermetallurgiske prosesser for å danne to ulike keramiske typer - sintrede silisiumnitrider (SSN) og reaksjonsbundne silisiumnitrider (RBSN). SSN produseres av pulver som varmes opp ved høye temperaturer i en ikke-oksiderende atmosfære for nitrering, mens RBSN fremstilles ved sintring i væskefase med tilsetning av oksider.

Keramiske kuler av silisiumnitrid er lette, svært stive og selvsmørende kuler laget av lettvektsmateriale med utmerkede mekaniske egenskaper og eksepsjonell slitestyrke. Den eksepsjonelle motstandsdyktigheten mot høye temperaturer og slitasje gjør at de kan fungere pålitelig selv i miljøer som inneholder sterke syrer, baser og sjøvann over lengre perioder. Holdbarheten gjør at de ikke slites som andre materialer, noe som sparer vedlikeholdskostnader og nedetidskostnader.

Hardhet

Silisiumnitrid er et ekstremt hardt materiale som tåler ekstreme temperaturer og gir god beskyttelse. Silisiumnitrid brukes i alt fra å forlenge levetiden til lagre til å produsere presise halvlederdeler, og brukes på en rekke ulike områder.

Silisiumnitrid tåler høye temperaturer og er motstandsdyktig mot korrosjon forårsaket av de fleste kjemikalier, inkludert sjøvann. Ved høye temperaturer forbedres de mekaniske egenskapene betydelig; bøyestyrken firedobles nesten, mens bruddstyrken nesten fordobles.

Den eksepsjonelle stivheten til kuler av silisiumnitridkeramikk gjør dem til det ideelle valget for høyhastighetslagre, med en strekkfasthet på 1400 MPa som tåler svært store belastninger.

Silisiumnitrid skiller seg fra stål ved at det ikke tiltrekker seg magnetiske felt fra andre metaller, noe som gjør det ideelt for optiske enheter og måleinstrumenter. I tillegg er det mindre sprøtt enn andre keramiske materialer og 121% hardere enn standard stål, noe som gir jevnere belastning og jevnere drift sammenlignet med keramiske motstykker. I tillegg er den termiske ekspansjonen kraftig redusert, og elektrisitet ledes ikke gjennom det, noe som gjør silisiumnitrid ideelt for elektriske motorer og generatorer.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumnitrids enestående motstand mot oksidasjon gjør at det trives i tøffe miljøer. Det motstår syrer, baser, salter og metaller samt høye temperaturer. I tillegg er det stabilt i vannmiljøer.

Disse egenskapene gjør keramikk til et ideelt materialvalg for bruksområder som krever holdbarhet i tøffe omgivelser, inkludert lagre, ventiler og tetninger som brukes i ulike bransjer, blant annet kjemisk metallurgi, olje- og medisinindustrien og bilindustrien.

Lette hjul med lav rotasjonsmasse kan forbedre systemeffektiviteten betydelig. Den lave friksjonskoeffisienten reduserer energitap og varmeutvikling, noe som forlenger utstyrets levetid og reduserer vedlikeholdskostnadene.

Keramiske materialer har høyere hardhet enn stål, og de tåler høyere temperaturer uten å deformeres, noe som bidrar til å forlenge turbinens levetid og redusere nedetiden - to viktige fordeler som har gjort keramiske materialer populære i fornybar energi og romfartsindustrien.

Varmebestandighet

Keramiske kuler av silisiumnitrid tåler høye temperaturer og ulike kjemikalier, noe som gjør dem til et utmerket valg for tøffe miljøer som kjemisk prosessering eller romfart. Den lave vekten gjør at komponentene kan kjøre mer effektivt, samtidig som den lave friksjonskoeffisienten sparer energi og senker kostnadene.

Silisiumnitridets sterke atombindinger gjør det svært korrosjonsbestandig, det tåler syrer uten å reagere og kan brukes i ulike kjemiske miljøer - egenskaper som gjør det egnet for langtidsimplantater i kroppen.

Silisiumnitridkeramikk har blitt et uunnværlig materiale i fornybare energiprosjekter som vindturbiner. Materialets holdbarhet forlenger utstyrets levetid og reduserer vedlikeholdskostnadene på vanskelig tilgjengelige steder, samtidig som dets evne til å håndtere tunge belastninger øker utstyrets effektivitet, reduserer strømforbruket og utslippene samt slitasjerelaterte problemer og risiko for driftsstans.

Konduktivitet

Silisiumnitridkeramikk er et usedvanlig sterkt og varmebestandig materiale, noe som gjør det egnet for bruk i tøffe miljøer som sykehus eller oljefelt. De korrosjonshindrende egenskapene gjør dem dessuten egnet til bruk i kjemiske, medisinske og oljefelt.

Silisiumnitridkuler er mye brukt som hybridlagre på grunn av deres overlegne ytelse, motstand mot korrosjon og høye temperaturer, lave vekt, styrke mot støt og vibrasjoner, støtdempingsevne og evne til å motstå støtbelastninger. På grunn av disse egenskapene har disse silisiumlagrene blitt det foretrukne valget i bransjer som romfart, bilindustri og energi, der de i betydelig grad forbedrer effektiviteten og levetiden til kritiske maskiner.

Silisiumnitrid skiller seg ut blant harde og varmebestandige materialer ved å være både elektrisk isolerende og selvsmørende, noe som eliminerer forurensning forårsaket av ekstra smøremidler og skaper større fleksibilitet og plassbesparelse i applikasjonene. Silisiumnitrids utmerkede antifriksjons- og smøreegenskaper gjør at det kan brukes i vakuum eller ved høye temperaturer, samtidig som det er plassbesparende fordi det ikke er nødvendig med bur på grunn av de utmerkede antifriksjons- og smøreegenskapene. I tillegg har det høy syrebestandighet, noe som gjør det motstandsdyktig mot kjemiske angrep som forårsaker alvorlige skader på stålkuler på grunn av syrereaksjoner, noe som ellers kan forårsake uopprettelig skade på andre materialer som brukes i applikasjonene, sammenlignet med stålkuler som brukes andre steder i applikasjonene.