Plaque, feuille et disque de nitrure de silicium
Plaque, feuille et disque de nitrure de silicium
Pureté : ≥99%
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Feuille de données sur les plaques, feuilles et disques en nitrure de silicium
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Code de référence : |
HM2563 |
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La pureté : |
≥99% |
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Couleur : |
Noir |
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Formule chimique : |
Si3N4 |
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Grades de matériaux : |
HMSN1000, HMSN2000, HMSN3000, HMSN4000 |
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Densité : |
3,20 g/cm3 |
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Dimension : |
personnalisé |
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Forme : |
Rectangulaire, carré, rond |
Description des plaques, feuilles et disques de nitrure de silicium
Les plaques, feuilles et disques en nitrure de silicium sont fabriqués à partir de céramique Si₃N₄ de grande pureté, grâce à des techniques de frittage avancées, afin de garantir des performances mécaniques fiables dans des conditions difficiles. Ces pièces sont appréciées pour leur faible dilatation thermique, leur résistance élevée à l'usure et leur isolation électrique stable, ce qui en fait un choix solide pour les systèmes de précision, les machines à grande vitesse et les substrats électroniques. Heeger Materials fournit des plaques, des feuilles et des disques de nitrure de silicium de première qualité, conçus pour répondre aux besoins des industries de pointe.
Plaque de nitrure de silicium 
Feuille de nitrure de silicium 
Feuille de nitrure de silicium
Spécification de la feuille de nitrure de silicium
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Matériau |
Si3N4 |
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Taille |
100×100×0,5mm |
Caractéristiques des plaques, feuilles et disques de nitrure de silicium
- Haute résistance mécanique : La capacité de charge et la résistance à la rupture restent excellentes, même sous l'effet de contraintes mécaniques ou de gradients thermiques.
- Résistance supérieure aux chocs thermiques : Il résiste aux changements rapides de température sans se fissurer, ce qui le rend adapté aux cycles dans les environnements chauds.
- Faible dilatation thermique : Garantit la stabilité dimensionnelle lors des fluctuations de température, en minimisant les contraintes thermiques dans les assemblages.
- Excellente isolation électrique : Offre une rigidité diélectrique élevée et une faible perte diélectrique, idéale pour les applications électroniques de puissance.
- Stabilité chimique : Résiste à la corrosion due aux acides, aux alcalis et aux métaux en fusion, ce qui permet une utilisation à long terme dans des environnements chimiquement agressifs.
Applications des plaques, feuilles et disques de nitrure de silicium
- Équipement de traitement des semi-conducteurs : Utilisés comme plaques de support et composants isolants dans les chambres de manipulation des plaquettes et les chambres à haute température.
- Électronique de puissance : Sert de substrat ou de couche isolante dans les modules IGBT et autres dispositifs à haute tension en raison de son isolation électrique et de sa conductivité thermique.
- Systèmes aérospatiaux : Servent de boucliers thermiques ou de pièces structurelles lorsque la légèreté et la résistance à la chaleur sont essentielles.
- Machines de précision : Utilisé dans les entretoises, les guides et les éléments d'étanchéité résistants à l'usure pour les environnements mécaniques exigeants.
- Dispositifs médicaux et analytiques : Utilisé dans les outils et accessoires spécialisés où l'inertie chimique et la propreté sont requises.
Domaine aérospatial
Domaine médical
Fabrication de semi-conducteurs
Énergie et production d'électricité
Propriétés du nitrure de silicium
Grades de matériaux en nitrure de silicium
Le HMSN1000 est produit par une technique de frittage par surpression de gaz, largement reconnue pour permettre la fabrication de pièces en nitrure de silicium à haute résistance et aux formes complexes. Le processus commence par un mélange de poudres de nitrure de silicium qui comprend des additifs de frittage, tels que l'yttrium, l'oxyde de magnésium ou l'alumine, pour créer une phase liquide pendant le frittage, ainsi que des liants pour améliorer l'intégrité structurelle de la forme pré-frittée. Après avoir façonné la poudre dans la géométrie souhaitée et effectué tout usinage vert nécessaire, les composants sont densifiés dans un four pressurisé à l'azote. Cet environnement assure une bonne consolidation tout en minimisant la perte de matière due à l'évaporation ou à la décomposition du silicium, de l'azote et des éléments additifs.
Utilisations courantes
- Composants pour systèmes aérospatiaux
- Éléments roulants et coulissants des paliers
- Pièces à haute durabilité pour moteurs à combustion interne
- Outils et accessoires pour la coulée et le traitement des métaux
- Pièces structurelles dans les assemblages mécaniques
- Éléments biocompatibles pour dispositifs médicaux
Le HMSN2000 est fabriqué à l'aide d'une technique de pressage à chaud, où la poudre de nitrure de silicium est compactée simultanément sous haute pression et à température élevée. Cette méthode fait appel à des équipements spécialisés, notamment des matrices de précision et des presses uniaxiales. Il en résulte une céramique dense d'une résistance et d'une durabilité exceptionnelles. Toutefois, en raison des limites de l'équipement, ce procédé convient mieux à la formation de géométries de base. Comme les composants ne peuvent pas être usinés à l'état pré-fritté (vert), tout le post-traitement doit être effectué par meulage au diamant, ce qui est à la fois long et coûteux. Par conséquent, cette méthode est généralement réservée à la production à petite échelle de pièces simples pour lesquelles des performances matérielles supérieures sont requises.
Utilisations courantes
- Pièces structurelles dans les systèmes aéronautiques et spatiaux
- Équipements et composants de tuyauterie dans les industries de transformation chimique
- Éléments résistants au frottement pour moteurs
- Outils et pièces d'usure utilisés dans les environnements de moulage de métaux
- Pièces portantes et de précision dans les machines industrielles
- Pièces spécialisées dans les instruments médicaux et dentaires
Le HMSN3000 utilise le procédé de pressage isostatique à chaud (HIP), dans lequel la poudre de nitrure de silicium est compactée sous haute pression et à haute température. Le matériau est placé dans une chambre pressurisée avec un gaz inerte, soumettant le composant à une pression uniforme de tous les côtés, jusqu'à 2000 bars, tout en le chauffant. Cette méthode permet d'éliminer toute porosité résiduelle ou tout défaut pendant le processus de frittage, ce qui permet d'obtenir un matériau dont la densité est proche de son maximum théorique. Bien que le procédé HIP améliore considérablement les propriétés mécaniques, la durabilité et la fiabilité globale du matériau, son coût élevé et sa complexité en limitent l'utilisation à des applications très spécialisées.
Utilisations courantes
- Composants pour les industries de l'aérospatiale et de la défense
- Applications de roulements de précision, en particulier dans les environnements à haute performance
- Équipements et composants dans les usines de traitement chimique et les installations industrielles
- Pièces du moteur soumises à une usure et à des contraintes thermiques extrêmes
- Outils de fonderie et composants résistants à l'usure
- Pièces de haute performance pour les systèmes d'ingénierie mécanique
- Composants médicaux nécessitant une résistance et une biocompatibilité élevées
HMSN4000 est produit par un processus de frittage à surpression de gaz extrudé, où la poudre de nitrure de silicium est mélangée à des additifs de frittage, tels que l'yttrium, l'oxyde de magnésium et/ou l'alumine, pour faciliter le frittage en phase liquide. En outre, des liants sont incorporés pour améliorer les propriétés mécaniques de la structure en céramique verte. Le processus d'extrusion permet de donner au matériau la forme souhaitée, puis les pièces sont soumises à un frittage par surpression de gaz dans un environnement contrôlé. Cette méthode garantit une densité uniforme et des performances mécaniques supérieures, ce qui la rend idéale pour les applications à hautes performances.
Utilisations courantes
- Composants de l'industrie aérospatiale
- Roulements utilisés dans les machines à haute performance
- Équipement pour les usines chimiques et le traitement industriel
- Pièces résistantes à l'usure pour les moteurs
- Composants utilisés dans les opérations de fonderie
- Pièces pour systèmes d'ingénierie mécanique
- Composants de qualité médicale pour instruments de haute précision
Usinage de la céramique de nitrure de silicium
Le nitrure de silicium peut être usiné sous forme verte, biscuitée ou entièrement frittée, chacune ayant des propriétés d'usinage différentes. À l'état vert ou biscuit, il est plus facile de lui donner des formes complexes, mais le matériau se rétracte d'environ 20% pendant le frittage, ce qui affecte la précision des dimensions. Pour obtenir des tolérances serrées, le nitrure de silicium entièrement fritté doit être usiné à l'aide d'outils diamantés, un processus précis mais coûteux en raison de la dureté et de la ténacité du matériau.
Méthodes d'usinage et considérations :
- Usinage en vert ou en biscuit : Plus facile à usiner dans des formes complexes, mais manque de précision dimensionnelle finale.
- Rétrécissement par frittage : Le matériau se rétracte d'environ 20% au cours du processus de frittage, ce qui affecte les dimensions après frittage.
- Tolérances serrées : Pour obtenir des dimensions précises, le matériau post-fritté doit être usiné à l'aide d'outils diamantés.
- Meulage au diamant : Cette technique implique l'utilisation d'outils ou de meules revêtus de diamant pour abraser le matériau et obtenir la forme souhaitée.
- Coût et délai : L'usinage du nitrure de silicium entièrement dense est un processus lent et coûteux en raison de la dureté et de la résistance du matériau.
Emballage en céramique de nitrure de silicium
Les produits céramiques à base de nitrure de silicium sont généralement emballés dans des sacs scellés sous vide pour éviter l'humidité ou la contamination et enveloppés de mousse pour amortir les vibrations et les chocs pendant le transport, ce qui garantit la qualité des produits dans leur état d'origine.
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