Hedendaagse keramieken met betere mechanische, thermische en chemische eigenschappen zijn noodzakelijk voor de technologie van vandaag. Ondertussen zijn sialon- en siliciumnitride-keramieken hard, slijtvast en thermisch stabiel. Het combineren van siliciumnitride en aluminiumoxide geeft sialon breuktaaiheid en oxidatiebestendigheid. De lage thermische uitzetting en sterke thermische geleidbaarheid van siliciumnitride zijn ideaal voor toepassingen bij hoge temperaturen. De lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en elektronicasectoren gebruiken dergelijke keramieken voor betere motoronderdelen, snijgereedschappen en halfgeleiderverwerkingsapparatuur. Daarom verhogen ze de prestaties en duurzaamheid in vijandige omgevingen.
Silicium, aluminium, zuurstof en stikstof vormen sialonkeramiek, geavanceerde materialen. Sialons worden gemaakt door silicium- en stikstofatomen in siliciumnitride (Si3N4) te vervangen door aluminium en zuurstof. Dit verbetert de taaiheid en thermische stabiliteit. Sialons kunnen worden geclassificeerd als alfa (α), bèta (β) of gemengde fase. Alfa-sialons, een eenfasig materiaal met grote hardheid en oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen, worden toegepast in toepassingen met ernstige slijtage.
Bèta-sialonen zijn geschikt voor snijgereedschappen en slijtdelen dankzij hun in elkaar grijpende korrelstructuur, breuktaaiheid en thermische schokbestendigheid. Gemengde-fase sialonen combineren alfa- en bèta-eigenschappen en bieden een balans tussen hardheid en taaiheid voor toepassingen bij hoge temperaturen.
Hoogwaardige siliciumnitride keramiek (Si3N4) is gebaseerd op silicium en stikstof. Deze siliciumnitride keramiek valt op door hoge sterkte, breuktaaiheidseigenschappen, thermische stabiliteit en oxidatiebestendigheid. Siliciumnitride wordt reactiegebonden, gesinterd of heetgeperst. Het nitreren van siliciumpoedercompacten levert poreus, bestendig reactiegebonden siliciumnitride (RBSN) op. Gesinterd siliciumnitride (SSN) produceert dichte keramiek met hogere mechanische eigenschappen voor lager- en turbinecomponenten, terwijl yttria of alumina wordt gesinterd. Heetgeperst siliciumnitride (HPSN) wordt vervaardigd door tegelijkertijd warmte en druk toe te passen. Het is een dichte keramiek met uitzonderlijke mechanische sterkte en thermische geleidbaarheid voor hoogwaardige motorcomponenten en elektronische substraten.
Groene lichamen worden verdicht tot een sterke structuur tijdens het sinteren van siliciumnitride (Si3N4) keramiek. Om ontleding te voorkomen, kan drukloos sinteren plaatsvinden in stikstof bij 1750°C-1850°C. Gasdruksinteren (GPD) verhoogt de verdichting door stikstofgasdruk tot 10 MPa toe te passen. Het kan de sintertemperaturen verlagen tot 1700°C en een bijna theoretische dichtheid bereiken. Heet isostatisch persen (HIP) verhoogt de mechanische eigenschappen door hoge temperaturen (1600°C-1800°C) te combineren met isostatische gasdruk (100-200 MPa). Sintertemperatuur, druk en omgeving moeten worden gereguleerd voor betere korrelgroei, mechanische sterkte en lagere porositeit.
Bij het sinteren van β′-sialon keramiek zijn er parallellen met siliciumnitride, maar ook verschillen. Hoewel beide gebruikmaken van sinteren op hoge temperatuur, kunnen sialons Y2O3 en MgO nodig hebben om vloeibare fasen te vormen en de verdichting te verhogen. De additieven kunnen de sintertemperatuur verlagen tot 1600°C-1750°C en een tijdelijke vloeibare fase genereren. Het lost korrels op en herprecipiteert ze voor een homogene microstructuurgroei. Het oplossings-diffusie-herprecipitatie sinterproces beïnvloedt de korrelgrootte en -vorm. Microstructuurcontrole verhoogt de breuktaaiheid en slijtvastheid. Als gevolg hiervan zijn additieven en sinterinstellingen essentieel voor hoogwaardig sialon keramiek.
Algemene toepassingen
Hoge hardheid, slijtvastheid en temperatuurstabiliteit maken sialon- en siliciumnitridekeramiek (Si3N4) ideaal voor snijgereedschappen en schuurmiddelen. Sialonkeramiek houdt snijgereedschappen scherp bij hoge snelheden en temperaturen. Hierdoor wordt de frequentie van gereedschapswissels geminimaliseerd. Siliciumnitride verhoogt de productiviteit bij het bewerken van snel gietijzer en hard staal. Automotoronderdelen en turboladers hebben dit keramiek nodig. De lage thermische uitzetting en sterke thermische schokbestendigheid zijn duurzaam in zware omstandigheden. Hoge slijtvastheid, lage wrijving en een langere levensduur verhogen de lagers en rollen van industriële apparatuur voor lagere onderhoudskosten.
Dankzij hun thermische schokbestendigheid en chemische weerstand kunnen sialon- en siliciumnitridekeramiek (Si3N4) gesmolten non-ferrometalen verwerken. In ongunstige omstandigheden weerstaan deze materialen breuk door abrupte temperatuurschommelingen. Keramische thermokoppelbeschermbuizen bieden procescontrole met betrouwbare temperatuurmetingen. Stijgbuizen en roterende assen van sialon of siliciumnitride beperken verontreiniging en behouden de verwerking van gesmolten metaal. Hun lage bevochtigbaarheid door gesmolten metaal en hoge mechanische sterkte verkorten de giettijd en verhogen de efficiëntie.
Gesmolten non-ferro processen kunnen temperaturen boven 1000°C en zeer corrosieve reactieve metalen tegenkomen. Dergelijke omstandigheden versnellen de degradatie van grafiet en aluminiumoxide, wat leidt tot frequente vervangingen en grotere onbeschikbaarheid. Deze omgevingen vereisen ook materialen die snelle thermische cycli en ernstige chemische reacties kunnen doorstaan. Nieuwe materialen met een hogere thermische stabiliteit, corrosiebestendigheid en mechanische sterkte zijn noodzakelijk voor de efficiëntie en levensduur van componenten.
De sector van gesmolten non-ferrometalen profiteert van sialon- en siliciumnitridekeramiek. In het bijzonder hebben sialon -keramiek een sterke thermische schokbestendigheid, 17,37 ± 0,48 GPa hardheid en chemische stabiliteit in extreme omstandigheden. Siliciumnitridekeramiek is duurzaam onder thermische spanning dankzij hun lage thermische uitzettingscoëfficiënten (3,27×10(-6) °C) en goede breuktaaiheidseigenschappen. Dergelijke keramiek genereert siliciumoxynitridelagen die oxidatie remmen, in tegenstelling tot grafiet, dat bij hoge temperaturen oxideert. Dit zorgt ervoor dat ze langer meegaan en minder onderhoud nodig hebben dan standaardmaterialen.
Thermokoppelbeschermbuizen van siliciumnitride beschermen temperatuursensoren in baden met gesmolten metaal. Ze zorgen voor nauwkeurige metingen en een langere levensduur van de sensor. Bovendien helpt de thermische en mechanische veerkracht van sialon-keramiek bij stijgbuizen. Ze zijn essentieel voor lagedruk-gietprocessen, behouden prestaties en vorm bij hoge temperaturen, verminderen gietfouten en verhogen de productie-efficiëntie. Rotorassen van siliciumnitride in aluminiumraffinage worden geconfronteerd met constant gesmolten metaal en corrosieve fluxen en zijn bestand tegen oxidatie en slijtage. Ze verlagen de reparatiekosten en verbeteren de procesbetrouwbaarheid.
Nieuwere ontwikkelingen in het sinteren van sialon- en siliciumnitride-keramiek verfijnen additieven en hulpmiddelen voor betere materiaaleigenschappen. Zeldzame aardoxiden, waaronder yttria en ytterbia, bevorderen verdichting en microstructuuruniformiteit. Ze bevorderen de ontwikkeling van de korrelgrensfase en verlagen de sintertemperatuur voor een grotere breuktaaiheid en thermische stabiliteit. Verbeteringen in drukloos sinteren en vonkplasma-sinteren (SPS) bieden nauwkeurige microstructuurcontrole. Dit kan vervolgens leiden tot ultrafijne korrelgroottes onder 200 nm in keramiek. Kortere sinterperioden verminderen korrelvorming en verbeteren hardheid en slijtvastheid.
Silicium- en siliciumnitridekeramiek (si3n4) worden steeds vaker gebruikt in biomedische en elektronische toepassingen. De biocompatibiliteit en antibacteriële eigenschappen van siliciumnitride maken het tot een beter biomedisch implantaat voor spinale fusie en tandheelkundige implantaten. Vanwege hun hoge thermische geleidbaarheid (tot 85 W/m•K) en elektrische isolatie worden dergelijke keramieken gebruikt voor hoogfrequente componenten bij hoge temperaturen in de elektronica. Hun weerstand tegen thermische schokken en mechanische slijtage versterkt de levensduur en prestaties van componenten in zeer efficiënte turbinebladen en substraten voor zonnecellen, die de industrie voor hernieuwbare energie onderzoekt. Hun aanpassingsvermogen maakt hen tot aantrekkelijke kandidaten voor belangrijke rollen in baanbrekende technologie. Dit voorspelt dan ook grote vooruitgang in deze creatieve toepassingen.
Neem contact met ons op als u meer wilt weten over een van de soorten keramiek.
Zweden / Sverige
+(46) 31 754 0790
Denemarken
+(45) 35 15 8085
VS/Canada gratis nummer
+ 1 (833) 709-1399
©2025 Alle rechten voorbehouden. Sialon Ceramics Denmark ApS
Alleen van toepassing op Sialon verwarmingsbuizen, Sialon dompelverwarmers, Sialon stijgbuizen en op maat gemaakte producten. Beperkingen kunnen van toepassing zijn.
ZDialer-oproep