Aplicaciones de las juntas de estanquidad cerámicas de nitruro de silicio

---

Junta de estanqueidad cerámica de nitruro de siliciocomo componente cerámico de ingeniería de alto rendimiento, se está convirtiendo cada vez más en el material preferido para muchas condiciones de trabajo duras. Resuelve los problemas a largo plazo de desgaste, corrosión y fiabilidad a los que se enfrentan los materiales de sellado tradicionales con su rendimiento integral único. En este artículo se describen sistemáticamente sus amplios campos de aplicación y se explica en detalle cómo se ha convertido en el "solucionador de problemas" en estos campos.

Ventaja fundamental: ¿Por qué el nitruro de silicio es un material ideal para los anillos de estanquidad?
Antes de explorar aplicaciones específicas, primero tenemos que entender por qué la cerámica de nitruro de silicio es tan excepcional. Los problemas fundamentales que puede resolver se derivan de sus excelentes propiedades como material:
Dureza y resistencia al desgaste extremadamente altas: Su dureza sólo es superada por la del diamante y el nitruro de boro cúbico, y puede resistir eficazmente el desgaste y la autofricción de los medios granulares, con una vida útil extremadamente larga.
Excelente resistencia a la corrosión: capaces de resistir la corrosión de la mayoría de los ácidos fuertes, álcalis y soluciones salinas, y de soportar entornos químicos agresivos.
Baja densidad y ligereza: Con un peso de sólo 40% de acero, puede reducir significativamente la inercia de los componentes giratorios de alta velocidad y mejorar la velocidad de respuesta de los equipos.
Gran resistencia y tenacidad: La resistencia a la flexión y la tenacidad a la fractura se encuentran entre las mejores de la cerámica, y pueden soportar una gran presión mecánica e impactos.
Autolubricación y bajo coeficiente de fricción: Cuando se combina con materiales abrasivos como el grafito, el coeficiente de fricción es bajo, el funcionamiento es suave y el consumo de energía es bajo.
Excelente estabilidad térmica: Puede mantener un rendimiento estable a altas temperaturas superiores a 1200 ℃, con un pequeño coeficiente de expansión térmica y una buena resistencia al choque térmico (capaz de soportar cambios drásticos de temperatura).
En resumen, el valor fundamental de los anillos de estanquidad de nitruro de silicio reside en su capacidad para resolver los problemas de rendimiento insuficiente de los materiales tradicionales (como los metales y la cerámica de alúmina) en condiciones de alta velocidad, alta temperatura, fuerte corrosión, fuerte desgaste y condiciones que requieren una larga vida útil y alta fiabilidad.

Explicación detallada de las principales áreas de aplicación
La aplicación de las juntas de estanqueidad cerámicas de nitruro de silicio abarca varios campos clave de la industria moderna. A continuación se ofrece un desglose detallado por sectores.

1. Industria química y de transformación
   Se trata de una de las primeras y más importantes áreas de aplicación de los anillos de estanquidad de nitruro de silicio.
   Escenario de aplicación:
   Juntas de eje para bombas centrífugas, reactores, mezcladores, compresores, válvulas y otros equipos.
   Bomba que transporta lodos o suspensiones que contienen partículas sólidas, cristales o fibras (es decir, una "bomba de lodos").
   Procesos en los que intervienen medios corrosivos como ácidos fuertes (como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) y bases fuertes (como hidróxido de sodio).
   Problema resuelto:
   Desafío de la resistencia al desgaste: las juntas tradicionales de aleación dura se desgastan rápidamente durante el transporte de lodos, y la dureza extremadamente alta del nitruro de silicio garantiza su larga vida útil en medios granulares.
   Problema de corrosión: el acero inoxidable e incluso el Hastelloy pueden corroerse en determinados medios corrosivos fuertes, mientras que el nitruro de silicio es casi totalmente inerte, lo que garantiza la integridad de la junta y la seguridad del equipo.
   El reto de la fiabilidad: Evitar los tiempos de inactividad imprevistos causados por fallos frecuentes de las juntas, garantizar el funcionamiento estable de la producción continua, reducir los costes de mantenimiento y los riesgos de fugas de material.
2. Industria del automóvil
   En la búsqueda actual de la alta eficiencia y la conservación de la energía, los anillos de estanquidad de nitruro de silicio desempeñan un papel importante en los componentes clave de la automoción.
   Escenario de aplicación:
   Bomba de agua para vehículos de nueva energía: bomba de agua electrónica utilizada para sistemas de refrigeración de baterías y motores.
   Turbocompresor: Se utiliza para el actuador de control electrónico (wastegate) del turbocompresor.
   Problema resuelto:
   Resistencia a altas temperaturas y a la corrosión El refrigerante de automoción está expuesto a altas temperaturas durante mucho tiempo y tiene corrosividad química, y el nitruro de silicio puede hacerle frente perfectamente.
   Alta velocidad y larga vida útil: Las bombas de agua de los vehículos de nueva energía requieren velocidades de hasta decenas de miles de revoluciones por minuto. Las propiedades de ligereza y baja fricción del nitruro de silicio reducen el consumo de energía y el desgaste, logrando el objetivo de diseño de tener la misma vida útil que todo el vehículo.
   Fiabilidad: La elevada temperatura ambiente y las vibraciones del turbocompresor, unidas a la estabilidad y alta resistencia del nitruro de silicio, garantizan un control preciso y fiable.
3. Industria de fabricación de semiconductores
   En la fabricación extremadamente precisa de semiconductores, cualquier contaminación puede hacer que se deseche todo el lote de obleas.
   Escenario de aplicación:
   Bomba de alta pureza: bomba que transporta agua ultrapura, lodo de pulido químico mecánico (CMP), solución de grabado de alta pureza y precursor de deposición química en fase vapor (CVD).
   Problema resuelto:
   Control de la contaminación por metales: Las juntas metálicas liberan iones metálicos que contaminan los medios ultrapuros, mientras que el nitruro de silicio es un material no metálico que elimina fundamentalmente las fuentes de contaminación metálica.
   Resistente a la corrosión del agua ultrapura y los productos químicos: Incluso el agua ultrapura es muy corrosiva y puede disolver la mayoría de los metales. El nitruro de silicio es completamente inmune a esto.
   Resistente al desgaste del lodo: El lodo CMP contiene abrasivos a nanoescala, y la resistencia al desgaste del nitruro de silicio garantiza la estabilidad del tamaño de la junta durante el funcionamiento a largo plazo sin generar partículas adicionales.
4. Aguas profundas e industria militar
   Estos campos tienen requisitos casi estrictos de fiabilidad y rendimiento final de los equipos.
   Escenario de aplicación:
   Sellado de cojinetes de empuje y sistemas hidráulicos para plataformas de perforación en aguas profundas y submarinos.
   Sistemas de refrigeración y lubricación para equipos pesados como buques de guerra y tanques.
   Problema resuelto:
   Alta fiabilidad: En entornos de aguas profundas o campos de batalla, donde el mantenimiento no es fácil, el fallo de la junta puede ser catastrófico. La vida útil ultralarga y la alta fiabilidad del nitruro de silicio son la garantía de la seguridad de vidas y bienes nacionales.
   Alta resistencia a la presión y a la corrosión En entornos de aguas profundas con una enorme presión y una fuerte corrosividad del agua de mar, el rendimiento integral del nitruro de silicio es suficiente para hacerle frente.
5. Otros sectores industriales de gama alta
   Alimentación y productos farmacéuticos: cumplen los requisitos de higiene, resistentes a la corrosión por agentes de limpieza, no contaminantes, utilizados para bombas estériles, homogeneizadores, etc.
   Electricidad y energía: Utilizados para bombas de alimentación, bombas de desulfuración, etc. en grandes calderas, resistentes a altas temperaturas, corrosión y desgaste por partículas.
   Industria aeroespacial: Bombas de combustible, sistemas hidráulicos, etc. utilizados en motores de aviones para cumplir los requisitos de ligereza, alta resistencia y resistencia a temperaturas extremas.

Los anillos de estanquidad cerámicos de nitruro de silicio han pasado gradualmente de ser una "opción de gama alta" a una "configuración estándar" en muchas aplicaciones críticas. Su valor reside no solo en su excelente rendimiento, sino también en la mejora de la fiabilidad, la reducción de los costes de mantenimiento, la reducción del consumo de energía y el salto de eficiencia productiva que aportan a todo el sistema industrial.

Cerámica Brudeze suministra y vende una amplia gama de vidrio de cuarzo de alta calidad, incluyendo cerámica de alúmina, cerámica de circonio, cerámica de nitruro de silicio, cerámica de nitruro de aluminio, cerámica de carburo de silicio, cerámica de carburo de boro, biocerámica, cerámica mecanizable, etc. Podemos satisfacer los requisitos de personalización de varios productos cerámicos.