Moderne keramik med bedre mekaniske, termiske og kemiske egenskaber er nødvendig for nutidens teknologi. Sialon og siliciumnitridkeramik er hårde, slidstærke og termisk stabile. Kombinationen af siliciumnitrid og aluminiumoxid giver sialon brudstyrke og oxidationsmodstand. Siliciumnitrids lave termiske udvidelse og stærke termiske ledningsevne er ideelle til anvendelser ved høje temperaturer. Luftfarts-, bil- og elektronikindustrien bruger sådan keramik til bedre motorkomponenter, skæreværktøjer og udstyr til halvlederforarbejdning. Derfor øger de ydeevnen og holdbarheden i barske miljøer.
Silicium, aluminium, ilt og nitrogen udgør sialonkeramik, et sofistikeret materiale. Sialoner fremstilles ved at erstatte silicium- og nitrogenatomer i siliciumnitrid (Si3N4) med aluminium og ilt. Det forbedrer sejhed og termisk stabilitet. Sialoner kan klassificeres som alfa (α), beta (β) eller blandet fase. Alfa-sialoner, et enfaset materiale med stor hårdhed og oxidationsmodstand ved høje temperaturer, anvendes i applikationer med kraftig slitage.
Beta-sialoner er velegnede til skæreværktøj og slidkomponenter takket være deres sammenhængende kornstruktur, brudsejhed og modstandsdygtighed over for termiske stød. Blandede fase-sialoner balancerer hårdhed og sejhed til anvendelser ved høje temperaturer, samtidig med at de kombinerer alfa- og beta-egenskaber.
Højtydende siliciumnitridkeramik (Si3N4) er baseret på silicium og nitrogen. Denne siliciumnitridkeramik er kendt for sin høje styrke, brudsejhed, termiske stabilitet og oxidationsmodstand. Siliciumnitrid er reaktionsbundet, sintret eller varmpresset. Nitrering af siliciumpulver komprimeres til porøst, modstandsdygtigt reaktionsbundet siliciumnitrid (RBSN). Sintret siliciumnitrid (SSN) producerer tæt keramik med højere mekaniske egenskaber til leje- og turbinkomponenter, mens yttriumoxid eller aluminiumoxid sintres. Varmpresset siliciumnitrid (HPSN) fremstilles ved samtidig påføring af varme og tryk. Det er en tæt keramik med usædvanlig mekanisk styrke og varmeledningsevne til højtydende motorkomponenter og elektroniske substrater.
Grønne legemer fortættes til en stærk struktur under sintring af siliciumnitrid (Si3N4) keramik. For at undgå nedbrydning kan trykløssintringfinde sted i nitrogen ved 1750 °C-1850 °C. Gaspres-sintring (GPD) øger fortætningen ved at påføre nitrogen-gaspres på op til 10 MPa. Det kan sænke sintringstemperaturerne til 1700 °C og nå en næsten teoretisk tæthed. Varm isostatisk presning (HIP) øger de mekaniske egenskaber ved at kombinere høje temperaturer (1600 °C-1800 °C) med isostatisk gastryk (100-200 MPa). Sintringstemperatur, tryk og miljø skal reguleres for at opnå bedre kornvækst, mekanisk styrke og lavere porøsitet.
Ved sintring af β′-sialonkeramik er der paralleller til siliciumnitrid, men også forskelle. Selvom begge bruger højtemperatursintring, kan sialoner have brug for Y2O3 og MgO for at danne flydende faser og øge densificeringen. Tilsætningsstofferne kan sænke sintringstemperaturen til 1600 °C-1750 °C og generere en forbigående flydende fase. Det opløser og udfælder korn for at opnå en homogen mikrostrukturvækst. Opløsnings-diffusions-udfældnings-sintringsprocessen påvirker kornstørrelsen og -formen. Mikrostrukturkontrol øger brudsejhed og slidstyrke. Som følge heraf gør det tilsætningsstoffer og sintringsindstillinger afgørende for højtydende sialonkeramik.
Generelle anvendelser
Høj hårdhed, slidstyrke og temperaturstabilitet gør sialon og siliciumnitridkeramik (Si3n4) ideelle til skæreværktøjer og slibemidler. Sialonkeramik holder skæreværktøjer skarpe ved høje hastigheder og temperaturer. Det minimerer derfor hyppigheden af værktøjsudskiftninger. Siliciumnitrid fremmer produktiviteten ved bearbejdning af støbejern og hårdt stål ved høje hastigheder. Disse keramiske materialer er nødvendige i bildele og turboladere. Den lave termiske ekspansion og den stærke modstandsdygtighed over for termiske chok gør dem holdbare under ekstreme forhold. Høj slidstyrke, lav friktion og forlænget levetid øger levetiden for lejer og ruller i industrielt udstyr, hvilket reducerer vedligeholdelsesomkostningerne.
På grund af deres termiske chok- og kemiske modstandsdygtighed kan sialon og siliciumnitridkeramik (Si3N4) håndtere smeltede ikke-jernholdige metaller. Under ugunstige omstændigheder modstår disse materialer brud som følge af pludselige temperatursvingninger. Keramiske termoelementkapper giver proceskontrol med pålidelige temperaturmålinger. Stigrør og rotoraksler fremstillet af sialon eller siliciumnitrid begrænser forurening og bevarer håndteringen af smeltet metal. Deres lave smeltemetallets befugtbarhed og stærke mekaniske styrke reducerer støbetiden og øger effektiviteten.
Smeltede ikke-jernholdige aktiviteter kan være udsat for temperaturer på over 1000 °C og reaktive metaller, der er meget ætsende. Sådanne forhold fremskynder nedbrydningen af grafit og aluminiumoxid, hvilket medfører hyppige udskiftninger og større utilgængelighed. Disse omgivelser kræver også materialer, der kan modstå hurtige varmecyklusser og alvorlige kemiske reaktioner. Nye materialer med højere termisk stabilitet, korrosionsbestandighed og mekanisk styrke er nødvendige for komponenternes effektivitet og levetid.
Den smeltede ikke-jernholdige sektor drager fordel af sialon- og siliciumnitridkeramik. Sialonkeramik har især en stærk modstandsdygtighed over for termisk chok, 17,37 ± 0,48 GPa hårdhed og kemisk stabilitet i ekstreme situationer. Siliciumnitridkeramik er holdbar under termisk belastning takket være dens lave termiske ekspansionskoefficienter (3,27×10(-6) °C) og gode brudsejhedsegenskaber. Sådan keramik danner siliciumoxynitridlag, der hæmmer oxidation, i modsætning til grafit, som oxiderer ved høje temperaturer. Det gør dem mere holdbare og kræver mindre pleje end standardmaterialer.
Siliciumnitrid-termoelementkapper beskytter temperatursensorer i smeltede metalbade. De sikrer nøjagtige målinger og lang levetid for sensoren. Desuden hjælper sialonkeramikens termiske og mekaniske modstandsdygtighed stigrør. De er afgørende for lavtryksstøbning, da de bevarer ydeevnen og formen ved høje temperaturer, mindsker støbefejl og øger produktionseffektiviteten. Rotoraksler af siliciumnitrid i aluminiumsraffinering udsættes for konstant smeltet metal og ætsende flux og modstår oxidation og slid. De reducerer reparationsomkostningerne og forbedrer procespålideligheden.
Nyere fremskridt inden for sialon og siliciumnitridkeramisk sintring forfiner tilsætningsstoffer og hjælpestoffer for at opnå bedre materialegenskaber. Sjældne jordarters oxider, herunder yttriumoxid og ytterbiumoxid, fremmer fortætning og mikrostrukturel ensartethed. De fremmer udviklingen af korngrænsefaser og sænker sintringstemperaturen for at opnå større brudsejhed og termisk stabilitet. Forbedringer inden for trykløs sintring og gnistplasmasintring (SPS) giver præcis mikrostrukturkontrol. Dette kan efterfølgende resultere i ultrafine kornstørrelser på under 200 nm i keramik. Kortere sintringsperioder mindsker kornedannelsen og forbedrer hårdheden og slidstyrken.
Silicium og siliciumnitridkeramik (si3n4) finder nu anvendelse inden for biomedicin og elektronik. Siliciumnitrids biokompatibilitet og antibakterielle egenskaber gør det til et bedre biomedicinsk implantat til rygsøjlefusion og tandimplantater. På grund af deres høje varmeledningsevne (op til 85 W/m•K) og elektriske isolering anvendes sådanne keramiske materialer til højfrekvente komponenter med høj temperatur inden for elektronik. Deres modstandsdygtighed over for termisk chok og mekanisk slid styrker komponenternes fremtid og ydeevne i højeffektive turbineblade og solcellesubstrater, som den vedvarende energiindustri undersøger. Deres tilpasningsevne gør dem til attraktive kandidater til vigtige roller inden for radikal teknologi. Derfor forudsiges der store fremskridt inden for disse kreative anvendelser.
Kontakt os, hvis du vil vide mere om nogen af de forskellige typer keramik.
Sverige / Sverige
+(46) 31 754 0790
Danmark
+(45) 35 15 8085
Gratisnummer i USA/Canada
+ 1 (833) 709-1399
©2025 Alle rettigheder forbeholdes. Sialon Ceramics Denmark ApS
Gælder kun for Sialon-varmerør, Sialon-dypvarmeapparater, Sialon-stigerør og specialfremstillede produkter. Der kan gælde begrænsninger.
ZDialer-opkald