Aplicaciones de la cerámica de nitruro de silicio

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Cerámica de nitruro de silicio es un tipo de compuesto de enlace covalente formado por silicio y nitrógeno, que posee una serie de excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, alta tenacidad y alta resistencia a la flexión, y tiene una amplia gama de aplicaciones en muchos campos.

Maquinaria

• Rodamientos: Las bolas de rodamiento cerámicas de nitruro de silicio son unas de las más utilizadas en el campo de la maquinaria. En comparación con las bolas de acero, las bolas de rodamiento cerámicas de nitruro de silicio tienen las ventajas destacadas de baja densidad, resistencia a altas temperaturas, autolubricación, resistencia a la corrosión, etc., y pueden utilizarse en rodamientos de alta velocidad de husillos eléctricos de máquinas herramienta de alta velocidad, motores aeroespaciales, rodamientos de turbinas eólicas, rodamientos de motores de automoción y otros equipos.
• Herramientas: La cerámica de nitruro de silicio puede utilizarse para fabricar herramientas de corte de alta velocidad. Su elevada dureza y resistencia al desgaste permiten mantener un buen rendimiento durante el corte, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar la eficacia y la precisión del mecanizado.
• Otros componentes mecánicos: La cerámica de nitruro de silicio también puede utilizarse para fabricar álabes de turbina, anillos de sellado mecánico, moldes permanentes, etc. Estos componentes tienen un excelente rendimiento en entornos corrosivos y de altas temperaturas, lo que puede mejorar la fiabilidad y la vida útil de los equipos mecánicos.

Aeroespacial

• Material transparente: La cerámica porosa de nitruro de silicio tiene una resistencia a la flexión relativamente alta y una densidad más baja, así como resistencia a la fluencia, lo que puede mejorar la estabilidad de la estructura a altas temperaturas. Este material se utiliza como material transparente para fabricar radomos y ventanas de antenas. Por ejemplo, Ceridan ha dado forma al radomo de nitruro de silicio del misil PAC-3.
  Componentes del motor: La cerámica de nitruro de silicio tiene una mayor resistencia, mejor resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación que las aleaciones resistentes al calor a base de níquel a temperaturas superiores a 1000 ° C, y tienen una pequeña gravedad específica, sólo 40% de la de las aleaciones resistentes al calor, que pueden satisfacer los requisitos de los futuros motores aeronáuticos para reducir el peso y el consumo de combustible.

campo de los semiconductores

• Sustratos cerámicos: Las cerámicas de nitruro de silicio tienen una elevada conductividad térmica (los valores típicos de los productos comerciales son de 80 a 90 W/mK). En comparación con los sustratos de alúmina o de ZTA, su conductividad térmica es más de tres veces superior, y el coeficiente de dilatación térmica (2,4 ppm/K) es pequeño, cercano al de los chips semiconductores (Si, SiC), con una buena adaptación térmica. Además, los sustratos cerámicos de nitruro de silicio tienen excelentes propiedades mecánicas, teniendo en cuenta la alta resistencia a la flexión y la alta tenacidad a la fractura. Por lo tanto, la capacidad de transporte de corriente es alta y el rendimiento de transferencia de calor es muy bueno.
  Debido a su excelente rendimiento, los sustratos de nitruro de silicio tienen buenas perspectivas de aplicación en módulos de potencia (módulos de potencia IGBT/SiC) como los de transporte ferroviario, energía eólica, fotovoltaica y vehículos de nuevas energías.

Biocerámica

• Implantes: Las cerámicas de nitruro de silicio tienen una buena biocompatibilidad y se utilizan mucho en implantes como biosensores, columna vertebral, ortopedia, odontología, etc. Por ejemplo, Amedica ha desarrollado un implante único de nitruro de silicio con propiedades muy completas. Según informes oficiales, tomando como ejemplo SINTX en Estados Unidos, los materiales de nitruro de silicio para columna vertebral han crecido a un ritmo de 20% desde 2012.
• Aparatos médicos: la cerámica de nitruro de silicio también puede utilizarse en la fabricación de aparatos médicos, como las microesferas de nitruro de silicio de las máquinas de trasplante de islotes. Estas perlas mejoran la eficacia de la digestión pancreática, al tiempo que evitan que el páncreas se mueva de forma sincronizada con el sistema de cámaras, y también aumentan la dispersión del tejido pancreático dentro del sistema de cámaras.

Sector metalúrgico

• Tubos de protección contra la radiación térmica, quemadores, crisoles: La cerámica densa de nitruro de silicio se utiliza principalmente en la industria metalúrgica como tubos de protección contra la radiación térmica, quemadores, crisoles, etc. Su excelente resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión les permite trabajar de forma estable durante mucho tiempo en entornos metalúrgicos difíciles.

Campo de la molienda ultrafina

• Bola de molienda: Las cerámicas de nitruro de silicio son compuestos covalentes, y su unión depende principalmente del enlace covalente entre átomos. El material preparado tiene una gran dureza y resistencia al desgaste. En las industrias de procesamiento de polvo ultrafino y alimentos, el rendimiento de la bola de molienda de cerámica de nitruro de silicio es superior al de la bola de molienda tradicional, que tiene mayor dureza y mejor resistencia al desgaste.

Con sus excelentes propiedades, cerámica de nitruro de silicio han demostrado un gran potencial de aplicación y valor en muchos campos. Con la mejora continua de los procesos de preparación y la reducción de costes, se espera que su campo de aplicación se amplíe aún más, proporcionando un apoyo más potente al desarrollo de diversas industrias.