Keramiska kulor av kiselnitrid

Keramiska kulor av kiselnitrid är en utmärkt lösning för applikationer som kräver precision och stabilitet i höghastighetsmiljöer, samtidigt som de är värmetåliga och inte expanderar som metaller kan göra. Att de inte är korrosiva gör att de passar utmärkt för flyg- och rymdutrustning som arbetar under svåra förhållanden samt för all utrustning som arbetar med korrosiva ämnen.

Slipning och lappning med diamantslipmedel används ofta för att polera keramiska detaljer, men denna process kan skapa ytdefekter som repor, mikrosprickor och gropar som försämrar tillförlitligheten.

Hårdhet

Kiselnitridkeramik är en av de starkaste och hårdaste tekniska keramerna och har extremt hårda ytor med låg densitet som motstår höga temperaturer samtidigt som den är elektriskt isolerande och icke-magnetisk - egenskaper som gör den lämplig för lagerdelar som arbetar i tuffa miljöer med höga hastigheter eller krav på korrosionsskydd.

Hårdheten hos Si3N4 kan mätas med antingen Vickers- eller Rockwellmetoden, som mäter den belastning som krävs för att orsaka ett intryck på ett ytprov. Ju mer kraft som tillförs, desto fler intryck uppstår; ju högre poäng desto högre hårdhet. Det har nästan dubbelt så hög draghållfasthet som stål och har låg termisk expansionskoefficient.

Si3N4-kulornas kemiska inertitet gör att de tål många typer av frätande material, vilket gör dem lämpliga för marina applikationer och utrustning för kemisk bearbetning. Deras icke-magnetiska egenskaper bidrar till att undvika elektriska ljusbågar som förkortar lagrens livslängd.

ZYS keramiska kulor av kiselnitrid tillverkas med hjälp av avancerade tillverkningstekniker som spraytorkande granulering, kall isostatisk tryckgjutning, gjutning av nätstorlek, GPS HIP-sintring och högeffektiv slipning. Detta säkerställer att de uppfyller G5-precision (GB/T308 2002) och materialkvalitet i klass 1 - perfekt för hybridkeramiska och helkeramiska rullningslager i krävande miljöer, med låg friktion, självsmörjning och styvhet som gör dem till kostnadseffektiva alternativ till stållager.

Korrosionsbeständighet

Kiselnitridkeramer är mycket korrosionsbeständiga, vilket gör dem till ett utmärkt val för cykelkomponenter som utsätts för vatten och tuffa väderförhållanden. Dessutom innebär deras lätta vikt mindre rotationsmassa och förbättrad cykelprestanda överlag. Dessutom har keramiska kulor låga friktionsnivåer för minskat motstånd över tid, vilket förlänger deras livslängd i dina komponenter.

Keramikens kemiska inertitet gör den till ett idealiskt material för utrustning för kemisk bearbetning. Keramiken behåller också sin styrka och hårdhet vid högre temperaturer, vilket gör den lämplig som lagermaterial i elmotorer. Dessutom är keramer icke-magnetiska, vilket gör dem användbara i miljöer där magnetisk interferens annars skulle kunna utgöra ett problem.

Dessa egenskaper gör keramer till ett utmärkt val för höghastighetsapplikationer, där deras lägre densitet minskar centrifugalkrafterna och gör att de kan arbeta i högre hastigheter än traditionella metalllager. Dessutom garanterar deras låga termiska expansionshastighet exakt axelpassning samtidigt som de begränsar glapp som kan äventyra precisionen.

Kiselnitridkeramik har olika korrosionsbeständighet beroende på tillverkningsmetod, där spraytorkning och varmpressning är bland de bästa metoderna för att tillverka detta keramiska material. Gastryckssintring (GPS) eller het isostatisk pressning (HIP), där gas används som medium för att överföra tryck, ger starkare produkter som motstår korrosion mer effektivt.

Självsmörjande egenskaper

Kiselnitridkeramik används ofta för tekniska keramiska applikationer, t.ex. helkeramiska lager. Dessa lager använder keramiskt material i både kulor och löpbanor för att klara högre temperaturer och korrosion än stållager samtidigt som de har överlägsna friktionshämmande och självsmörjande egenskaper samt oljelösa eller oljefria torrfriktionsegenskaper utan ytterligare smörjkrav. Dessutom är dessa lager icke-magnetiska och isolerade, vilket gör dem till en utmärkt lösning när elektromagnetiska störningar är ett problem.

Fullkeramiska keramiska kulors förmåga till självsmörjning gör dem till ett utmärkt val för höghastighetsapplikationer, eftersom det minskar centrifugalkraften som orsakas av roterande delar. Dessutom tål dessa kemiskt inerta kulor de flesta korrosiva kemikalier - en fördel i miljöer som t.ex. kemisk processutrustning där korrosion kan utgöra ett problem.

I denna studie utvärderades Si 3 N 4 -Ta-laminat med hjälp av en kul-och-disk-tribometer. Normalbelastningen och den ursprungliga ytfinishen av gjutjärn på varje glidyta varierades för att skapa optimala förhållanden för bildning av självsmörjande grafitfilm på Si 3 N 4 -Ta-gränssnitt. Resultaten visade att självsmörjande keramer från detta par kunde bibehålla låg friktion i 1400 timmar under belastning på 50 N i vakuummiljöer mellan 10-7 och 10-6 Pa tryck.

Slitstyrka

Kiselnitrid är ett exceptionellt hårt material som motstår slitage i miljöer med hög belastning, vilket gör det lämpligt för applikationer i verktygsmaskiner, tandläkarborrar och spindlar i verktygsmaskiner. Tack vare sin styrka står kiselnitrid också emot höga hastigheter i spindlar till verktygsmaskiner eller tandläkarborrar, medan dess elektriskt isolerande egenskaper förhindrar ljusbågar och förlänger livslängden på lager i elmotorer. Den kemiskt inerta naturen gör kiselnitrid idealisk för användning i miljöer med korrosion.

Si3n4-kulornas låga friktionskoefficient minskar energiförlusterna och ökar effektiviteten, vilket avsevärt sänker driftskostnaderna för höghastighetssystem. Deras höga elasticitetsmodul gör också att de återfår sin ursprungliga form när deformerande krafter avlägsnas, vilket ökar livslängden för system som kräver precision och tillförlitlighet.

Kiselnitrid uppvisar exceptionella mekaniska och termiska egenskaper, men dess dåliga tribologiska prestanda när den glider mot stål i hybridkeramiska kullager beror på att det saknas fasta smörjlager i kontaktytan. Konfokala Raman-spektroskopimätningar visar dock hur tillsats av FL-GNPs leder till dramatiska förbättringar av Si3N4-kompositens tribologiska prestanda; slitaget minskar över 20 gånger medan friktionskoefficienten nästan halveras; detta överensstämmer med bilder från optisk mikroskopi som visar slitagespår - helt i överensstämmelse med bilder från optisk mikroskopi som också visar slitagespår. Vickers hårdhet trepunkts böjhållfasthet hållfasthet och brottseghet hos Si3N4-kompositer förblir intakta!