Bộ phận gốm Silicon Nitride

Gốm silic nitrit là một loại gốm vật liệu vô cơ không co lại trong quá trình nung kết. Silicon nitride rất mạnh, đặc biệt là silicon nitride được ép nóng, là một trong những chất cứng nhất trên thế giới. Các bộ phận gốm silicon nitride có các đặc tính của độ bền cao, mật độ thấp và khả năng chịu nhiệt độ cao.

Gốm Si3N4 là một hợp chất liên kết cộng hóa trị, đơn vị cấu tạo cơ bản là tứ diện [SiN4], nguyên tử silic nằm ở tâm của tứ diện, và có bốn nguyên tử nitơ xung quanh nó, chúng nằm ở bốn đỉnh của tứ diện, và sau đó cứ ba Mỗi tứ diện chia sẻ hình thức của một nguyên tử, tạo thành một cấu trúc mạng liên tục và vững chắc trong không gian ba chiều.

Zhongwei Precision cam kết cung cấp cho khách hàng trong và ngoài nước những sản phẩm gốm sứ tiên tiến có độ bền cao, độ dẻo dai cao, chống mài mòn, chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao. Đây là một doanh nghiệp công nghệ cao tích hợp R & D, sản xuất và kinh doanh các sản phẩm gốm sứ tiên tiến chính xác công nghiệp trong lĩnh vực gốm sứ chính xác. Với nhiều loại thiết bị hiện đại có độ chính xác cao, công ty đã thực hiện độc lập việc hoàn thành toàn bộ quy trình sản xuất các bộ phận gốm sứ từ chuẩn bị bột gốm, đúc thân xanh, nung kết ở nhiệt độ cao đến hoàn thiện vật liệu gốm.

Sản phẩm Dessự chỉ trích

1. Tiêu chuẩn thực hiện: công ty thực hiện nghiêm ngặt chứng nhận ISO9001, và các sản phẩm đã thông qua chứng nhận ROHS, FDA EU, v.v.

2. Tiêu chuẩn vật liệu sản phẩm: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Quy trình chính: vữa, ép phun, đúc băng, ép đẳng áp, in 3D

4. Vật liệu có sẵn cho gốm sứ:

Nó chủ yếu sản xuất thanh gốm thành phẩm, ống gốm, vòng gốm, đĩa sứ, cốc hút gốm, lưỡi sứ và các cấu trúc gốm có hình dạng đặc biệt khác. Vật liệu gốm chính là nhôm, zirconia, silic cacbua, silic nitrit và gốm nhôm nitrit. Chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn, chống ăn mòn, kháng axit và kiềm, chống từ tính, chịu áp lực. Và in 3D, vv được tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.

Ống kết hợp, khả năng chống mài mòn cao, chống lại sự mài mòn và va đập của vật liệu.

Phương pháp chuẩn bị và tình hình hiện tại của sản phẩm

1. Thuộc tính cơ bản

Nhiều đặc tính của nitrua silic là do cấu trúc này. Si3N4 tinh khiết là 3119, với hai cấu trúc tinh thể và, cả hai đều là hình lục giác. Nhiệt độ phân hủy của nó là 1800 độ trong không khí và 1850 độ trong nitơ 011MPa. Si3N4 có hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ dẫn nhiệt cao nên có khả năng chống sốc nhiệt rất tốt. Silicon nitride thiêu kết được ép nóng sẽ không bị vỡ ngay cả khi nó được làm nóng đến 1000 độ và cho vào nước lạnh. Ở nhiệt độ không quá cao, Si3N4 có độ bền và khả năng chịu va đập cao, nhưng nó sẽ bị hư hỏng khi tăng thời gian sử dụng trên 1200 độ, làm giảm độ bền của nó, và nó dễ bị hư hỏng do mỏi trên 1450 độ, vì vậy Si3N4 nhiệt độ hoạt động nói chung không vượt quá 1300 độ. Do mật độ lý thuyết của Si3N4 thấp, nó nhẹ hơn nhiều so với thép và thép siêu hợp kim kỹ thuật. Do đó, ở những nơi yêu cầu vật liệu có độ bền cao, tỷ trọng thấp, chịu nhiệt độ cao và các tính chất khác để sử dụng bộ phận gốm Silicon nitride thay thế thép hợp kim là một thời điểm khác. Nó là hơn thích hợp.

2. Tính chất vật liệu

Là một vật liệu kỹ thuật nhiệt độ cao tuyệt vời, vật liệu gốm Si3N4 có thể phát huy lợi thế nhất trong ứng dụng của nó trong lĩnh vực nhiệt độ cao. Hướng phát triển trong tương lai của Si3N4 là: (1) phát huy và tận dụng những đặc tính ưu việt của chính Si3N4; (2) phát triển một số chất trợ dung mới khi bột Si3N4 được thiêu kết, và nghiên cứu và kiểm soát các thành phần tốt nhất của các chất trợ dung hiện có; (3) cải thiện quá trình xay xát, tạo hình và thiêu kết; ⑷ phát triển hỗn hợp Si3N4 và SiC và các vật liệu khác để sản xuất các vật liệu composite hiệu suất cao hơn. Việc ứng dụng gốm Si3N4 trong động cơ ô tô đã tạo ra một tình hình mới cho việc phát triển các vật liệu kết cấu nhiệt độ cao mới. Bản thân ngành công nghiệp ô tô là một ngành công nghiệp đa lĩnh vực, kết hợp đỉnh cao của nhiều công nghệ khác nhau. Trung Quốc là một nền văn minh cổ đại có lịch sử lâu đời và đã có những thành tựu rực rỡ trong lịch sử phát triển gốm sứ. Với quá trình cải cách và mở cửa, một ngày nào đó, Trung Quốc cũng sẽ đứng vào hàng ngũ các nước lớn trong ngành công nghiệp ô tô trên thế giới và tạo ra những vinh quang lớn hơn cho sự phát triển của ngành gốm sứ.

Nó rất bền với nhiệt độ cao, và sức mạnh của nó có thể được duy trì ở nhiệt độ cao 1200 độ mà không giảm. Nó sẽ không tan chảy sau khi được làm nóng, và sẽ không bị phân hủy cho đến 1900 độ. Và dung dịch xút dưới 30 phần trăm, nó cũng có thể chống lại sự ăn mòn của nhiều axit hữu cơ; đồng thời là vật liệu cách điện hiệu suất cao.

3. Phương pháp quy trình

Nó được làm bằng bột silicon làm nguyên liệu thô, lần đầu tiên được tạo thành hình dạng mong muốn bằng phương pháp đúc thông thường và quá trình nitrat hóa sơ bộ được thực hiện trong nitơ ở nhiệt độ cao 1200 độ C, để một phần bột silicon phản ứng với nitơ để tạo thành nitrua silic. Toàn bộ cơ thể đã có một sức mạnh nhất định. Sau đó, quá trình nitrid hóa thứ hai được thực hiện trong lò nhiệt độ cao 1350 độ ~ 1450 độ để phản ứng thành nitrua silic. Nitrua silic với mật độ lý thuyết là 99 phần trăm có thể thu được bằng phương pháp thiêu kết ép nóng.

4. Phương pháp chuẩn bị

Công nghệ chuẩn bị các bộ phận gốm silicon nitride đã phát triển nhanh chóng trong vài năm qua. Công nghệ điều chế chủ yếu tập trung vào phương pháp thiêu kết phản ứng, phương pháp thiêu kết ép nóng, phương pháp thiêu kết áp suất khí quyển, phương pháp thiêu kết áp suất không khí và các loại hình khác. Do các quá trình chuẩn bị khác nhau, các loại gốm sứ silic nitrit khác nhau có cấu trúc vi mô khác nhau (như độ xốp và hình thái lỗ rỗng, hình thái hạt, hình thái giữa các hạt và hàm lượng pha thứ hai giữa các hạt, v.v.). Do đó, hiệu suất thay đổi rất nhiều. Để có được vật liệu gốm Si3N4 với hiệu suất tuyệt vời, trước tiên cần chuẩn bị bột Si3N4 chất lượng cao. Chất lượng của bột Si3N4 được điều chế bằng các phương pháp khác nhau là không hoàn toàn giống nhau, điều này dẫn đến sự khác biệt trong cách sử dụng và sự thất bại của nhiều ứng dụng vật liệu gốm thường được cho là do các nhà phát triển không hiểu sự khác biệt giữa các loại bột gốm khác nhau nên chúng không đủ hiểu biết về các thuộc tính của chúng. Nói chung, bột Si3N4 chất lượng cao phải có các đặc điểm của hàm lượng pha cao, thành phần đồng nhất, ít tạp chất và phân bố đồng đều trong gốm sứ, kích thước hạt nhỏ và phân bố kích thước hạt hẹp và khả năng phân tán tốt. Pha trong bột Si3N4 tốt phải chiếm ít nhất 90%, vì trong quá trình thiêu kết Si3N4, một phần của pha sẽ chuyển thành pha, và không đủ hàm lượng pha, điều này sẽ làm giảm độ bền của vật liệu gốm. .

(1) Phương pháp thiêu kết phản ứng (RS)

Phương pháp đúc chung được thông qua. Đầu tiên, bột silicon được ép thành một phần thân màu xanh lá cây có hình dạng mong muốn, và sau đó được đặt vào lò thấm nitơ để thiêu kết trước khi thấm nitơ (thấm nitơ một phần). Thân máy màu xanh lá cây trước thấm nitơ có độ bền nhất định và có thể thực hiện các gia công cơ khí khác nhau (như tiện, bào, phay, khoan). Cuối cùng, ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của silicon; thân xanh một lần nữa được nitrid hóa hoàn toàn và thiêu kết để thu được sản phẩm có ít thay đổi về kích thước (tức là sau khi thiêu kết thân xanh, Tỷ lệ co rút rất nhỏ, tỷ lệ co rút tuyến tính là <011 phần="" trăm).="" sản="" phẩm="" có="" thể="" được="" sử="" dụng="" mà="" không="" cần="" xay.="" phương="" pháp="" thiêu="" kết="" phản="" ứng="" thích="" hợp="" để="" chế="" tạo="" các="" chi="" tiết="" có="" hình="" dạng="" phức="" tạp="" và="" kích="" thước="" chính="" xác,="" giá="" thành="" cũng="" thấp="" nhưng="" thời="" gian="" thấm="" nitơ="" rất="">

(2) Thiêu kết ép nóng (HPS)

Bột Si3N4 và một lượng nhỏ phụ gia (như MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3, v.v.) được ép nóng và thiêu kết ở áp suất trên 1916 MPa và nhiệt độ trên 1600 độ. Gốm Si3N4 thiêu kết được ép nóng được sử dụng bởi một số công ty ở Vương quốc Anh và Hoa Kỳ có độ bền cao tới 981MPa hoặc hơn. Các chất phụ gia và thành phần pha trong quá trình thiêu kết có ảnh hưởng lớn đến tính chất của sản phẩm. Do kiểm soát chặt chẽ thành phần của giai đoạn biên hạt và xử lý nhiệt thích hợp sau khi nung kết gốm Si3N4, vật liệu gốm dòng Si3N4 có độ bền sẽ không giảm đáng kể ngay cả khi nhiệt độ cao tới 1300 độ (lên đến 490MPa hoặc hơn) ). Nếu vật liệu gốm Si3N4 được oxy hóa trước ở nhiệt độ cao 1400---1500 độ, pha Si2N2O sẽ được hình thành trên bề mặt vật liệu gốm, điều này có thể cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa và độ bền nhiệt độ cao của gốm Si3N4 . Các tính chất cơ học của gốm Si3N4 được sản xuất bằng phương pháp thiêu kết ép nóng vượt trội hơn so với Si3N4 bằng phản ứng thiêu kết, với độ bền cao và mật độ cao. Tuy nhiên, chi phí chế tạo cao và thiết bị thiêu kết phức tạp. Do độ co rút lớn của phần thân thiêu kết, độ chính xác về kích thước của sản phẩm bị hạn chế ở một mức độ nhất định. Rất khó để chế tạo các bộ phận phức tạp. Chỉ chế tạo được những chi tiết có hình dạng đơn giản, việc gia công phôi cũng gặp nhiều khó khăn.

(3) Phương pháp thiêu kết áp suất khí quyển (PLS)

Trong điều kiện tăng áp suất của khí quyển nitơ thiêu kết, việc sử dụng nhiệt độ phân hủy Si3N4 tăng (thường dưới áp suất N 2=1 atm, từ 1800 độ C để phân hủy), sau khi thiêu kết áp suất bình thường trong khoảng nhiệt độ {{4 }} độ C, và sau đó ở áp suất không khí Quá trình thiêu kết được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ 1800---2000 độ. Mục đích của phương pháp này là sử dụng áp suất không khí để thúc đẩy sự đông đặc của gốm sứ Si3N4, do đó cải thiện độ bền của gốm sứ. Các đặc tính của các sản phẩm thu được thấp hơn một chút so với các sản phẩm của quá trình thiêu kết ép nóng. Nhược điểm của phương pháp này tương tự như phương pháp thiêu kết ép nóng.

(4) Phương pháp thiêu kết áp suất khí (GPS)

Trong những năm gần đây, người ta đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về phương pháp thiêu kết áp suất không khí và đã đạt được những bước tiến vượt bậc. Quá trình thiêu kết silicon nitride ở áp suất khí được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 2000 độ dưới áp suất 1 ~ 10MPa. Áp suất nitơ cao ngăn chặn quá trình nhiệt phân silic nitrua. Do sử dụng quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao, việc bổ sung ít chất trợ thiêu kết hơn là đủ để thúc đẩy sự phát triển của hạt Si3N4 và thu được đồ gốm có độ bền cao với sự phát triển tại chỗ của các hạt trụ dài với mật độ> 99 phần trăm. Do đó, phương pháp thiêu kết áp suất không khí có thể được sử dụng trong phòng thí nghiệm Ngày càng được quan tâm nhiều hơn trong sản xuất. Gốm silicon nitride thiêu kết bằng áp suất khí có độ dẻo dai cao, độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt, và có thể trực tiếp tạo ra các hình dạng phức tạp khác nhau gần với hình dạng cuối cùng, điều này có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất và chi phí chế biến. Và quy trình sản xuất của nó gần với quy trình sản xuất cacbua xi măng, thích hợp để sản xuất hàng loạt.

5. Tình trạng nghiên cứu

Đối với vật liệu nung kết bằng gốm Si3N4 và Sialon, quy trình tạo hình bằng tính siêu dẻo mà không tạo thành vật liệu composite và duy trì trạng thái duy nhất đã được cung cấp, đồng thời cung cấp vật liệu thiêu kết được hình thành theo quy trình. Silicon nitride và phần thân thiêu kết Sialon với mật độ tương đối hơn 95 phần trăm và mật độ tuyến tính 50 μm trong tiết diện hai chiều của phần thân thiêu kết trong khoảng 120 đến 250; Nén gây ra biến dạng dẻo xảy ra ở tốc độ biến dạng nhỏ hơn 10-1 / giây. Cơ thể thiêu kết được hình thành có các tính chất cơ học tuyệt vời, đặc biệt là ở nhiệt độ bình thường.

Gốm Si3N4 là một vật liệu cấu trúc quan trọng. Nó là một chất siêu cứng, có tính năng bôi trơn và chống mài mòn; nó không phản ứng với các axit vô cơ khác ngoại trừ axit flohiđric, và có khả năng chống ăn mòn mạnh và chịu được nhiệt độ cao. Quá trình oxy hóa. Và nó có thể chống lại cú sốc của cái lạnh và cái nóng. Nó có thể được làm nóng đến hơn 1, 000 độ trong không khí và nó sẽ không bị hỏng sau khi làm mát nhanh và làm nóng nhanh. Chính vì những đặc tính tuyệt vời của gốm sứ Si3N4 mà người ta thường sử dụng nó để chế tạo vòng bi. , cánh tuabin khí, vòng đệm cơ khí, khuôn vĩnh cửu và các thành phần cơ khí khác. Nếu bề mặt gia nhiệt của các bộ phận động cơ được làm bằng gốm silic nitrit chịu được nhiệt độ cao và khó truyền nhiệt thì không những có thể nâng cao chất lượng động cơ diesel, tiết kiệm nhiên liệu mà còn nâng cao hiệu suất nhiệt. . Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và các nước khác đã phát triển động cơ diesel này.

Quy trình sau khi thiêu kết

Thiết bị gia công: được trang bị máy khắc CNC, mài không tâm, mài trụ trong và ngoài, mài bề mặt, trung tâm gia công máy tiện CNC, cắt dây, tiện, phay, mài và các thiết bị sản xuất và kiểm tra độ chính xác cao khác.

Khuôn mẫu và đồ đạc kiểm tra

1. Tuổi thọ khuôn: thường là bán vĩnh viễn. (trừ bọt bị mất).

2. Thời gian giao khuôn: 10-25 ngày, (theo cấu trúc sản phẩm và kích thước sản phẩm).

3. Bảo trì dụng cụ và khuôn: Zhongwei chịu trách nhiệm về các bộ phận chính xác.

Kiểm soát chất lượng

1. Kiểm soát chất lượng: tỷ lệ lỗi nhỏ hơn 0. 1 phần trăm.

2. Các mẫu và chạy thử sẽ được kiểm tra 100 phần trăm trong quá trình sản xuất và trước khi xuất xưởng, kiểm tra mẫu để sản xuất hàng loạt theo tiêu chuẩn ISDO hoặc yêu cầu của khách hàng.

3. Thiết bị kiểm tra: Dụng cụ đo độ tròn, Dụng cụ đo ba tọa độ, Dụng cụ đo tọa độ ảnh, Dụng cụ đo tọa độ ba hình lục giác, Dụng cụ đo hình ảnh, Dụng cụ đo mật độ, Dụng cụ đo độ mịn, Máy đo độ cứng micro Vickers.

Đăng kí

Tận dụng trọng lượng nhẹ và độ cứng của Si3N4, nó có thể được sử dụng để sản xuất ổ bi có độ chính xác cao hơn ổ trục kim loại, tạo ra ít nhiệt hơn và có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn và môi trường ăn mòn. Các vòi phun hơi làm bằng gốm Si3N4 có đặc tính chịu mài mòn và chịu nhiệt. Chúng không có hư hại rõ ràng nào sau khi được sử dụng trong lò hơi 650 độ trong vài tháng, trong khi các vòi phun bằng thép hợp kim chịu nhiệt và chống ăn mòn khác chỉ có thể được sử dụng trong 1-2 tháng trong cùng điều kiện. Phích cắm phát sáng .Si3N4 được phát triển bởi Viện Silicat Thượng Hải, Viện Khoa học Trung Quốc, Viện Động cơ đốt trong Thượng Hải, Bộ Cơ điện và Cơ khí và Zhongwei Precision giải quyết vấn đề khó khởi động nguội của động cơ diesel và phù hợp để trực tiếp động cơ diesel phun hoặc không phun trực tiếp. Phích cắm phát sáng này là thiết bị đánh lửa động cơ diesel tiên tiến và lý tưởng nhất hiện nay. Viện Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản và Tập đoàn Công nghiệp nặng Mitsubishi đã phát triển thành công một máy bơm thô mới với rôto bao gồm 11 bàn xoay gốm Si3N4 trong vỏ máy bơm. Bởi vì máy bơm sử dụng rôto gốm Si3N4 với hệ số giãn nở nhiệt nhỏ và ổ trục không khí chính xác, nó có thể hoạt động bình thường mà không cần phương tiện bôi trơn và làm mát. Nếu máy bơm này được kết hợp với máy bơm siêu chân không như máy bơm phân tử turbo, một hệ thống chân không thích hợp cho lò phản ứng tổng hợp hạt nhân hoặc thiết bị xử lý chất bán dẫn có thể được hình thành.

Trên đây chỉ là một vài ví dụ ứng dụng của gốm Si3N4 làm vật liệu kết cấu. Người ta tin rằng với sự cải tiến của công nghệ sản xuất, đúc, thiêu kết và xử lý bột Si3N4, hiệu suất và độ tin cậy của nó sẽ tiếp tục được cải thiện, và gốm sứ silicon nitride sẽ được sử dụng rộng rãi hơn. Do sự cải thiện độ tinh khiết của nguyên liệu thô Si3N4, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đúc bột và công nghệ thiêu kết Si3N4, và sự mở rộng liên tục của các lĩnh vực ứng dụng, Si3N4 ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp gốm kết cấu kỹ thuật. Gốm Si3N4 có đặc tính toàn diện tuyệt vời và nguồn tài nguyên dồi dào, là vật liệu kết cấu nhiệt độ cao lý tưởng với các lĩnh vực và thị trường ứng dụng rộng rãi, và tất cả các quốc gia trên thế giới đang cạnh tranh để nghiên cứu và phát triển. Vật liệu gốm có các đặc tính chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, chống oxy hóa, chống sốc nhiệt và trọng lượng riêng thấp mà khó có vật liệu kim loại nào so sánh được. Các bộ phận gốm silicon nitride có thể chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt mà các vật liệu kim loại hoặc polyme không có khả năng thực hiện, và các bộ phận gốm silicon nitride có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Sau vật liệu kim loại và vật liệu polyme, nó đã trở thành vật liệu cơ bản quan trọng hỗ trợ ngành công nghiệp trụ cột trong thế kỷ 21, và trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu tích cực nhất. Ngày nay, các nước trên thế giới rất coi trọng việc nghiên cứu và phát triển nó. Là một thành viên quan trọng của gia đình gốm kết cấu nhiệt độ cao Gốm sứ Si3N4 đầu tiên có các tính chất cơ học, tính chất nhiệt và độ ổn định hóa học tuyệt vời hơn so với các loại gốm kết cấu nhiệt độ cao khác như gốm oxit và gốm cacbua. Vì vậy, chúng được coi là vật liệu hứa hẹn nhất trong gốm kết cấu nhiệt độ cao.