Varilla/barra de nitruro de silicio
Varilla/barra de nitruro de silicio
Pureza: ≥99%
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Hoja de datos de varilla/barra de nitruro de silicio
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Código de referencia: |
HM2561 |
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Pureza: |
≥99% |
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Color: |
Negro |
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Fórmula química: |
Si3N4 |
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Grados de material: |
HMSN1000, HMSN2000, HMSN3000, HMSN4000 |
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Densidad: |
3,20 g/cm3 |
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Diámetro: |
Φ5×50mm, Φ15×80mm, Φ30×120mm, Φ50×150mm, o personalizado |
Varilla/barra de nitruro de silicio Descripción
La varilla/barra de nitruro de silicio es una pieza cerámica densa y de precisión conocida por su ligereza y excelente fiabilidad mecánica. Mantiene la integridad estructural bajo grandes tensiones y en entornos químicamente agresivos o de alta velocidad, por lo que resulta muy adecuado para su uso en componentes de bombas, barras de sellado, cojinetes de precisión y estructuras de aislamiento térmico. Su combinación de baja densidad, aislamiento eléctrico y larga vida útil lo convierten en un material de confianza en diversos campos de la fabricación avanzada.
Especificaciones de la varilla/barra de nitruro de silicio
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Material |
Si3N4 |
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Talla |
Φ5×50mm |
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Rugosidad de la superficie |
Ra 0,025μm (superficie brillante como un espejo) |
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Tolerancia |
Lo mejor puede conseguirse a 0,001 mm. |
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Tratamiento secundario |
Rectificado, rectificado fino, corte de precisión, taladrado, etc. |
Varilla/barra de nitruro de silicio Características
- Alta resistencia mecánica: Ofrece una excepcional resistencia a la flexión y a la compresión, garantizando un rendimiento fiable bajo cargas pesadas y esfuerzos mecánicos.
Excelente resistencia al choque térmico: Soporta cambios rápidos de temperatura sin agrietarse, por lo que es adecuado para aplicaciones de ciclos de alta temperatura.
Baja expansión térmica: Proporciona estabilidad dimensional gracias a su bajo coeficiente de expansión térmica, que reduce la distorsión térmica.
Resistencia superior al desgaste: Mantiene la integridad de la superficie a lo largo del tiempo, incluso en entornos de alta fricción o abrasivos.
Estabilidad química: Resiste la corrosión de la mayoría de ácidos, bases y metales fundidos, lo que garantiza su durabilidad en entornos químicamente agresivos.
Aplicaciones de varilla/barra de nitruro de silicio
- Fabricación de semiconductores: Se utilizan como componentes de soporte o posicionamiento en equipos de procesamiento de obleas debido a su estabilidad térmica y resistencia química.
- Procesamiento de metales: Sirve como boquillas de inmersión, tubos de protección de termopares o varillas de tope en fundición de metales no férreos.
- Industria del automóvil: Se utiliza en componentes del motor como bujías incandescentes y guías de válvulas, especialmente en zonas de alto rendimiento o alta temperatura.
- Componentes aeroespaciales: Se aplica en piezas estructurales y aislantes expuestas a cargas mecánicas y térmicas extremas.
- Maquinaria de precisión: Se utiliza en ejes, carriles guía y piezas resistentes al desgaste en equipos de alta precisión que requieren fiabilidad a largo plazo.
Sector aeroespacial
Fabricación de semiconductores
Propiedades del material de nitruro de silicio
Grados del material de nitruro de silicio
HMSN1000 se produce mediante una técnica de sinterización por sobrepresión de gas, ampliamente reconocida por permitir la fabricación de piezas de nitruro de silicio de alta resistencia con formas intrincadas. El proceso comienza con una mezcla de polvo de nitruro de silicio que incluye aditivos de sinterización -como itria, óxido de magnesio o alúmina- para crear una fase líquida durante la sinterización, así como aglutinantes para mejorar la integridad estructural de la forma presinterizada. Tras moldear el polvo en la geometría deseada y realizar cualquier mecanizado en verde necesario, los componentes se densifican en un horno presurizado con nitrógeno. Este entorno garantiza una consolidación adecuada al tiempo que minimiza la pérdida de material debida a la evaporación o descomposición del silicio, el nitrógeno y los elementos aditivos.
Usos comunes
- Componentes para sistemas aeroespaciales
- Elementos rodantes y deslizantes en unidades de rodamientos
- Piezas de alta durabilidad para motores de combustión interna
- Herramientas y accesorios para fundición y transformación de metales
- Piezas estructurales en conjuntos mecánicos
- Elementos biocompatibles para productos sanitarios
El HMSN2000 se fabrica mediante una técnica de prensado en caliente, en la que el polvo de nitruro de silicio se compacta a alta presión y temperatura elevadas simultáneamente. Este método se basa en equipos especializados, que incluyen matrices de precisión y prensas uniaxiales. El resultado es una cerámica densa de gran resistencia y durabilidad. Sin embargo, el proceso es más adecuado para conformar geometrías básicas debido a las limitaciones del equipo. Dado que los componentes no pueden mecanizarse en estado presinterizado (verde), todo el postprocesado debe realizarse mediante rectificado con diamante, lo que lleva mucho tiempo y es costoso. En consecuencia, este método suele reservarse para la producción a pequeña escala de piezas sencillas en las que se requiere un rendimiento de material de primera calidad.
Usos comunes
- Piezas estructurales de aeronaves y naves espaciales
- Componentes de equipos y tuberías en industrias de transformación química
- Elementos resistentes a la fricción para motores
- Herramientas y piezas de desgaste utilizadas en entornos de fundición de metales
- Piezas portantes y de precisión en maquinaria industrial
- Piezas especializadas en instrumental médico y dental
HMSN3000 utiliza el proceso de prensado isostático en caliente (HIP), en el que el polvo de nitruro de silicio se compacta a alta presión y alta temperatura. El material se coloca en una cámara presurizada con gas inerte, sometiendo al componente a una presión uniforme desde todos los lados de hasta 2000 bares mientras se calienta simultáneamente. Este método ayuda a eliminar cualquier porosidad o defecto residual durante el proceso de sinterización, lo que da como resultado un material con una densidad cercana a su máximo teórico. Aunque el HIP mejora notablemente las propiedades mecánicas, la durabilidad y la fiabilidad general del material, el elevado coste y la complejidad del proceso limitan su uso a aplicaciones muy especializadas.
Usos comunes
- Componentes para la industria aeroespacial y de defensa
- Aplicaciones de rodamientos de precisión, especialmente en entornos de alto rendimiento
- Equipos y componentes de plantas químicas e industriales
- Piezas del motor sometidas a desgaste extremo y estrés térmico
- Herramientas de fundición y componentes resistentes al desgaste
- Piezas de alto rendimiento para sistemas de ingeniería mecánica
- Componentes médicos que requieren alta resistencia y biocompatibilidad
El HMSN4000 se produce mediante un proceso de sinterización por sobrepresión de gas extruido, en el que el polvo de nitruro de silicio se mezcla con aditivos de sinterización, como itria, óxido de magnesio y/o alúmina, para facilitar la sinterización en fase líquida. Además, se incorporan aglutinantes para mejorar las propiedades mecánicas de la estructura cerámica verde. El proceso de extrusión ayuda a dar al material la forma deseada y, a continuación, las piezas se someten a sinterización por sobrepresión de gas en un entorno controlado. Este método garantiza una densidad uniforme y unas prestaciones mecánicas superiores, por lo que resulta ideal para aplicaciones de alto rendimiento.
Usos comunes
- Componentes de la industria aeroespacial
- Rodamientos utilizados en maquinaria de alto rendimiento
- Equipos para plantas químicas y procesos industriales
- Piezas resistentes al desgaste para motores
- Componentes utilizados en las operaciones de fundición
- Piezas para sistemas de ingeniería mecánica
- Componentes médicos para instrumentos de alta precisión
Mecanizado de cerámica de nitruro de silicio
El nitruro de silicio puede mecanizarse en estado verde, galleta o totalmente sinterizado, cada uno con propiedades de mecanizado diferentes. En estado verde o galleta, es más fácil darle formas complejas, pero el material se contrae unos 20% durante la sinterización, lo que afecta a la precisión dimensional. Para obtener tolerancias estrechas, el nitruro de silicio totalmente sinterizado debe mecanizarse con herramientas de diamante, un proceso preciso pero costoso debido a la dureza y tenacidad del material.
Métodos de mecanizado y consideraciones:
- Mecanizado en verde o galleta: Más fácil de mecanizar en formas complejas, pero carece de precisión dimensional final.
- Contracción por sinterización: El material se contrae aproximadamente 20% durante el proceso de sinterización, lo que afecta a las dimensiones posteriores a la sinterización.
- Tolerancias ajustadas: Para obtener dimensiones precisas, el material postsinterizado debe mecanizarse con herramientas de diamante.
- Rectificado con diamante: Esta técnica implica el uso de herramientas o ruedas recubiertas de diamante para desgastar el material y conseguir la forma deseada.
- Coste y tiempo: El mecanizado de nitruro de silicio totalmente denso es un proceso lento y costoso debido a la dureza y tenacidad del material.
Envases cerámicos de nitruro de silicio
Los productos cerámicos de nitruro de silicio suelen envasarse en bolsas selladas al vacío para evitar la humedad o la contaminación y se envuelven con espuma para amortiguar las vibraciones y los impactos durante el transporte, lo que garantiza la calidad de los productos en su estado original.
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