Keramiske kuler av silisiumnitrid

Keramiske kuler av silisiumnitrid har utrolige mekaniske egenskaper, som styrke og hardhet. I tillegg har disse kulene utmerket korrosjonsbestandighet og selvsmørende egenskaper som gjør at det ikke er behov for ekstra smøremidler som kan forurense produksjonsmiljøet.

CoorsTek produserer keramiske presisjonskuler til bruk i så forskjellige bruksområder som tannlegebor, vakuumpumper, spindler til maskinverktøy og måleinstrumenter. Hver kule er skreddersydd i henhold til skreddersydde materialegenskaper med strenge inspeksjonsstandarder for størrelse, sfærisk presisjon og overflatefinish.

Lettvekt

Keramiske kuler av silisiumnitrid er presisjonskomponenter som øker effektiviteten og levetiden til kritiske maskiner i sektorer som romfart, bilindustri og energi. Disse harde keramiske kulene er robuste, men likevel lette, samtidig som de motstår varme og slitasje. I tillegg har de elektrisk isolerende egenskaper som bidrar til å forhindre elektrolytisk korrosjon.

Silisiumnitridkeramikkens lave friksjonsegenskaper gjør det mulig å redusere energiforbruket og effekttapet ved sykliske applikasjoner. I tillegg er disse kulene selvsmørende, noe som eliminerer behovet for eksterne smøremidler som ellers kan forårsake friksjonsskader og forurensning - noe som er spesielt fordelaktig i høyhastighets- og ultrahøyhastighets lagerapplikasjoner der rotasjonshastigheten er høyere enn normalt.

Silisiumnitridkeramikk har nesten dobbelt så høy hardhet som stål, noe som gjør dem til ekstremt slitesterke og motstandsdyktige materialer for krevende miljøer som romfart og militært utstyr som ofte utsettes for korroderende stoffer eller vann. Evnen til å motstå korrosjon gjør også keramikken perfekt til bruk på disse områdene.

Silisiumnitridkeramikk er et utmerket materialvalg for hybridlagre, og gir fordelene med både keramiske og metalliske deler. Den lavere varmeutvidelsen og stivheten gjør det mulig å oppnå høyere rotasjonshastigheter, mens de korrosjonsbeskyttende isolasjonsegenskapene forhindrer korrosjon og den moderate varmeledningsevnen bidrar til lavere kjølekostnader. Alle disse faktorene til sammen gjør at silisiumnitridkeramikk egner seg for elektriske motorer som går i høyere hastigheter med redusert vedlikeholdsbehov.

Motstandsdyktighet mot høye temperaturer

Keramiske kuler av silisiumnitrid er svært holdbare ved høye temperaturer, samtidig som de ikke er ledende, noe som gjør dem uvurderlige i mange bransjer. Egenskapene deres forbedrer motoreffektiviteten ved å redusere friksjonen og forlenge levetiden, samtidig som den lave vekten bidrar til å redusere sentrifugalkraften og slitasjen på lagrene. I tillegg kan disse kulene brukes i tøffe miljøer med sterke syrer, alkalier og sjøvann, samtidig som de har eksepsjonell korrosjonsbestandighet.

Silisiumnitridkeramikk beholder sin styrke og hardhet ved temperaturer helt opp til 800 °C, slik at de kan tåle selv ekstreme miljøer i lengre perioder. De selvsmørende egenskapene gjør at det ikke lenger er behov for eksterne smøremidler, noe som eliminerer forurensning forårsaket av rester av smøremidler, samtidig som de opprettholder en jevn mekanisk drift uten forstyrrelser eller problemer.

Silisiumnitrids kjemisk inerte sammensetning gjør at det ikke reagerer selv i nærvær av syrer og korrosive kjemikalier, i motsetning til metaller som reagerer. I motsetning til metaller ruster eller korroderer det heller ikke, noe som bidrar til at lagrene dine holder lenger, samtidig som de motstår opphopning av giftige gasser. Videre er silisiumnitrid trygt for medisinsk utstyr som MR-maskiner og diagnostiske verktøy uten å forstyrre magnetfelt; biokompatible materialer er delvis radiotransparente for ikke å forstyrre magnetfelt og dermed sikre nøyaktige pasientdiagnoser, mens ikke-ledende egenskaper reduserer elektriske strømmer som potensielt kan skade utstyr i bruk, noe som øker sikkerheten til utstyret og øker den generelle sikkerheten.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Keramiske kuler av silisiumnitrid har mange bruksområder på grunn av deres utmerkede korrosjonsbestandighet. Motstandsdyktighet mot sterke syrer (som svovelsyre og saltsyre) og baser, langvarig eksponering for sjøvann, samt gode antimagnetiske og elektrisk isolerende egenskaper gjør disse keramiske kulene perfekte for tøffe miljøer der konvensjonelle materialer raskt vil brytes ned eller bli skadet. Dette gjør at kuler av silisiumnitrid egner seg for bruk der konvensjonelle materialer raskt vil slites ned eller skades over tid.

Silisiumnitridkuler har bemerkelsesverdige egenskaper som gjør dem uunnværlige i bransjer som romfart, bilindustri og fornybar energi. Den lave vekten og den overlegne motstanden mot slitasje, varme og korrosjon bidrar til å øke effektiviteten og levetiden til maskiner i disse krevende sektorene.

Silisiumnitrid er også mye brukt som materiale i presisjonskulelagre for tannlegebor, på grunn av den harde keramiske overflaten som motstår slitasje og friksjon, samtidig som den lave massen bidrar til å minimere støy- og vibrasjonsnivået. Silisiumnitrids ikke-ledende egenskaper sikrer dessuten velfungerende elektriske motorer.

Silisiumnitrid skiller seg ut blant teknisk keramikk som et av de mest termodynamisk stabile materialene som finnes, noe som gjør det svært slitesterkt og gir eksepsjonelle mekaniske egenskaper ved høye temperaturer - i tillegg til at det er motstandsdyktig mot mange korrosive kjemikalier. Si3N4-lagerkomponenter har blitt standardkomponenter i biler, rakettmotorer og utstyr som brukes i tøffe miljøer - samt i enkelte bilmodeller med høy ytelse.

Motstand mot slitasje

Silisiumnitridkuler er betydelig hardere enn mange typer stål, noe som betyr at de tåler ekstrem slitasje i miljøer med høy belastning uten deformasjon eller svikt. Den eksepsjonelle styrken fører til en svært lav friksjonskoeffisient, noe som minimerer varmeutvikling og energitap og gir maksimal effektivitet i utstyret.

Keramiske kuler er korrosjonsbestandige og kjemisk nøytrale, noe som gjør dem egnet for miljøer der metallkulelagre raskt vil brytes ned. Den moderate varmeledningsevnen og lave utvidelseskoeffisienten gjør at de kan brukes ved høyere temperaturer, som i gassturbiner, og siden de ikke er magnetiske, er de trygge nok til å brukes i medisinsk utstyr som MR-maskiner, der magnetiske materialer kan forstyrre avbildningen.

Keramiske kuler med eksepsjonell hardhet gir overlegen bruddseighet og slagfasthet, noe som gjør dem til det ideelle materialet for romfartsapplikasjoner som krever store slagbelastninger. Keramiske kuler er 58% lettere enn stål og reduserer også vekten på flykomponenter, noe som gir bedre drivstoffeffektivitet ved at de kan bære mer nyttelast og større nyttelastvolum.

Keramiske kuler kan også brukes i hybridlagre med stålringer for å oppnå lavere vekt og høyere hastigheter sammenlignet med rene stållagre. Mimaroglu et al. utførte tester for å evaluere glidekontakten mellom Si3N4/stål-par under både smurte og usmurte forhold for å vurdere deres tribologiske egenskaper, og de viste overlegen ytelse med betydelig mindre friksjon sammenlignet med kombinasjoner av grått støpejern eller Al-bronse/stål under smurte forhold.