Rullo guida in nitruro di silicio

Proprietà meccaniche eccezionali

Uno degli attributi più importanti del rullo guida al nitruro di silicio sono le sue eccezionali proprietà meccaniche. Vantando una densità molto bassa di 3,2~3,25 g/cm³, questo materiale è leggero ed estremamente resistente. Ciò rende il rullo guida in nitruro di silicio ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico senza compromettere la durata. L'elevata durezza HRA 92~94 garantisce che i rulli siano incredibilmente resistenti all'usura e all'abrasione, rendendoli adatti ad ambienti soggetti ad attrito e pressione continui.

La resistenza alla frattura, valutata tra 6 e 8 MPa·m1/2, dimostra la capacità del materiale di sopportare notevoli sollecitazioni meccaniche senza rompersi. Inoltre, la resistenza alla flessione ≥ 900 MPa garantisce che questi rulli possano mantenere la propria integrità strutturale anche sotto carichi consistenti, evidenziandone ulteriormente la robustezza.

Caratteristiche termiche superiori

La gestione termica è un aspetto critico di molte applicazioni industriali e i rulli guida in nitruro di silicio eccellono in questo settore. In grado di funzionare a temperature fino a 1300~1600°C, il rullo guida al nitruro di silicio è particolarmente adatto per ambienti ad alta temperatura. La loro eccellente resistenza allo shock termico, caratterizzata da parametri di stress termico elevati, garantisce che il rullo guida in nitruro di silicio possa resistere a rapide fluttuazioni di temperatura senza subire danni.

Inoltre, la bassa conduttività termica di 23-25 ​​W/(m·K) rende questi rulli abili nell'isolare il calore, proteggendo così altri componenti del sistema dallo stress termico. Questa caratteristica è particolarmente vantaggiosa in settori quali la lavorazione dei metalli e la produzione di semiconduttori, dove il controllo termico preciso è fondamentale.

Resistenza chimica e durata

I rulli guida in nitruro di silicio mostrano una notevole stabilità chimica. Sono resistenti alla reazione con la maggior parte degli acidi inorganici, con l'acido fluoridrico che costituisce una notevole eccezione. Questa inerzia chimica ne prolunga la durata anche in ambienti chimici difficili, rendendo il rullo guida al nitruro di silicio adatto all'uso in settori quali la lavorazione chimica, i prodotti farmaceutici e la produzione alimentare.

Tipi di ceramiche al nitruro di silicio

Semicorex offre due tipi principali di ceramica al nitruro di silicio per i propri rulli di guida: nitruro di silicio sinterizzato a pressione di gas (GPSN) e nitruro di silicio pressato a caldo (HPSN). Ciascun tipo è progettato per fornire vantaggi specifici in base ai requisiti dell'applicazione.

Nitruro di silicio sinterizzato a pressione di gas (GPSN):Il metodo GPSN prevede la miscelazione della polvere di nitruro di silicio con ausiliari di sinterizzazione per promuovere la sinterizzazione in fase liquida, insieme a leganti per migliorare la resistenza meccanica del corpo ceramico verde. La polvere viene quindi pressata nella forma desiderata e può avvenire la lavorazione a verde. I prodotti compatti vengono posti in un forno con un'atmosfera di azoto pressurizzata per favorire la densificazione e prevenire l'evaporazione o la decomposizione di silicio, azoto e additivi. Questo processo si traduce in un materiale altamente denso e strutturato in modo uniforme, che offre prestazioni superiori in applicazioni impegnative.

Nitruro di silicio pressato a caldo (HPSN):L'HPSN viene prodotto pressando uniassialmente la polvere di nitruro di silicio (con additivi per sinterizzazione) applicando contemporaneamente calore. Questo processo richiede una pressa e uno stampo specializzati, ottenendo nitruro di silicio con eccellenti proprietà meccaniche. Tuttavia, con questo metodo è possibile produrre solo forme semplici. Poiché è impossibile sottoporre a lavorazione ecologica un componente stampato a caldo, la rettifica al diamante è l'unico modo per creare geometrie complesse. A causa dei costi elevati e delle sfide associate alla molatura dei diamanti e alla pressatura a caldo, l’uso di HPSN è generalmente limitato alla produzione di componenti semplici in piccole quantità.

Immagini SEM-SE della ceramica Si3N4 a ingrandimenti di 5000 ×  e b 30.000 × , distribuzione della dimensione dei pori c e modello XRD d del campione Si3N4