Με την ανάπτυξη της κατασκευής μηχανημάτων προς την υψηλή ακρίβεια και την υψηλή ταχύτητα της εφαρμογής των ρουλεμάν, το πεδίο εφαρμογής των ρουλεμάν γίνεται όλο και ευρύτερο και οι απαιτήσεις για την απόδοση των ρουλεμάν γίνονται υψηλότερες και υψηλότερες. Ειδικά σε ορισμένα ειδικά εργασιακά περιβάλλοντα, τα μεταλλικά έδρανα δεν μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες ή ακόμα και να λειτουργούν εντελώς. Τα κεραμικά υλικά έχουν γίνει τα ιδανικά υλικά για τα έδρανα ακριβείας υψηλής ταχύτητας λόγω της χαμηλής πυκνότητας, υψηλού ελαστικού συντελεστή, μικρού γραμμικού συντελεστή διαστολής, αντίστασης φθοράς, αντοχής υψηλής θερμοκρασίας, αντοχής στη διάβρωση και άλλων εξαιρετικών ιδιοτήτων.
1. Πλεονεκτήματα και χαρακτηριστικά της κεραμικής νιτριδίου πυριτίου
Αν και το νιτριδικό πυρίτιο δεν είναι το πιο δύσκολο και το πιο δύσκολο στη βιομηχανική κεραμική, θεωρείται ότι έχει τις καλύτερες μηχανικές και φυσικές ιδιότητες στις εφαρμογές που απαιτούν υψηλές επιδόσεις. Τώρα ας δούμε τα πλεονεκτήματα του νιτριδίου πυριτίου σε σύγκριση με άλλα υλικά που εδρεύει.
Σύγκριση απόδοσης πέντε υλικών κεραμικών μπαρ αλουμίνας
Θερμική αντίσταση
Γενικά, όταν η θερμοκρασία της υπηρεσίας των εδράνων χάλυβα υπερβαίνει τα 120 ℃, η σκληρότητα και η κυλιόμενη ζωή θα μειωθούν. Το νιτρίδιο του πυριτίου έχει καλά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας, ιδιαίτερα κατάλληλα για περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας.
φυγόκεντρος δύναμη
Η πυκνότητα του νιτριδίου πυριτίου είναι περίπου 3,24 × 103kg/m3, ενώ η πυκνότητα του χάλυβα εδράνου είναι περίπου 7,8 × 103 kg/m3, το οποίο είναι μόνο περίπου το 40% της πυκνότητας του χάλυβα εδράνου, οπότε όταν το κυλιόμενο στοιχείο χρησιμοποιεί το ρουλεμάν, Το ρουλεμάν μπορεί να περιορίσει την αύξηση του φορτίου κυλιόμενου στοιχείου που προκαλείται από φυγοκεντρική δύναμη όταν περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα.
Συντελεστής γραμμικής επέκτασης
Ο συντελεστής γραμμικής επέκτασης του νιτριδίου πυριτίου είναι περίπου το 1/4 του χάλυβα εδράνου, οπότε η αλλαγή μεγέθους με θερμοκρασία είναι μικρή, οπότε είναι ευεργετικό να χρησιμοποιηθεί στο περιβάλλον με μεγάλη αλλαγή θερμοκρασίας.
Σκληρότητα, συντελεστής ελαστικότητας, αναλογία Poisson
Επειδή ο ελαστικός συντελεστής νιτριδίου πυριτίου είναι περίπου 1,5 φορές αυτός του χάλυβα εδράνου, η ελαστική παραμόρφωση του σχετικού φορτίου είναι μικρή και η ακαμψία του σχετικού φορτίου είναι υψηλή.
Αντοχή στη διάβρωση, μη μαγνητική, μόνωση
Όταν τα ρουλεμάν χάλυβα χρησιμοποιούνται για μηχανήματα που χρησιμοποιούνται σε χημικά εξοπλισμό μηχανημάτων, τρόφιμα, θαλάσσια και άλλα τμήματα, η διάβρωση είναι ένα πρόβλημα. Σε ένα ισχυρό μαγνητικό περιβάλλον, όταν χρησιμοποιούνται τα έδρανα από χάλυβα, η λεπτή σκόνη που φοριέται από το ίδιο το ρουλεμάν προσροφάται μεταξύ του κυλιόμενου στοιχείου και της επιφάνειας κυλίνδρων, γεγονός που θα γίνει ο κύριος λόγος για την πρόωρη ζημιά που φέρει ζημιά και αυξημένο θόρυβο.
2. Παρασκευή κεραμικού ρουλεμάν νιτρίδας πυριτίου
Διαδικασία προετοιμασίας του κεραμικού πλέγματος νιτριδίου πυριτίου
Παρασκευή κεραμικής σκόνης νιτριδίου πυριτίου
Η σκόνη νιτριδίου πυριτίου για τα μέρη των εδράνων πρέπει να έχει τα ακόλουθα σημαντικά χαρακτηριστικά: υψηλή καθαρότητα. Εξαιρετικά ομοιόμορφα και λεπτά σωματίδια. Α Περιεχόμενο υψηλής φάσης. Η καταλληλότερη μέθοδος για την παρασκευή σκόνης νιτριδίου πυριτίου είναι η μέθοδος νιτρίδας με μείωση της καρβοθερμικής μείωσης, με τον τύπο αντίδρασης 3SIO2+6C+2N2 = SI3N4+6CO. Η σκόνη που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο έχει λιγότερες μεταλλικές ακαθαρσίες, υψηλή καθαρότητα και λεπτή σωματίδια, περιεκτικότητα σε υψηλό φάση α, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις των υλικών για τα μέρη των εδράνων.
Σχηματίζοντας τμήματα που σχετίζονται με κεραμικά νιτριδίου πυριτίου
Υπάρχουν πολλές μέθοδοι παρασκευής τμημάτων που σχετίζονται με κεραμικά νιτριδίου πυριτίου, όπως η πυροσυσσωμάτωση της αντίδρασης, η καυτή πίεση πυροσυσσωμάτωσης, η άσχημη πυροσυσσωμάτωση και η δευτερεύουσα πυροσυσσωμάτωση της αντίδρασης. Προκειμένου να ληφθεί πλήρως πυκνό υλικό νιτριδίου πυριτίου, η μέθοδος θερμού ισοστατικής πίεσης είναι ιδανική.
Μη μηχανική κατεργασία εξαρτημάτων που σχετίζονται με κεραμικά νιτριδίου πυριτίου
Η μηχανική κατεργασία των τμημάτων που σχετίζονται με το κεραμικό που σχετίζονται με το σιλικόνες, είναι βασικά παρόμοια με εκείνη των τμημάτων από χάλυβα και ο μηχανισμός λείανσης είναι βασικά ο ίδιος. Ωστόσο, λόγω των μεγάλων διαφορών μεταξύ των διαφόρων ιδιοτήτων του νιτριδίου πυριτίου και του χάλυβα, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στα εργαλεία λείανσης, παράγοντες επεξεργασίας, μίγματα λείανσης κλπ. Στη μηχανική επεξεργασία και τις απαιτήσεις της κεραμικής ζιρκονίας κάθε διαδικασία για το μέγεθος των σωματιδίων, τον τύπο, τον τύπο , σχήμα, ποσότητα, αντοχή, χαρακτηριστικά σύνθλιψης, χαρακτηριστικά φθοράς κλπ. Τα λειαντικά είναι διαφορετικά. Προς το παρόν, τα λειαντικά που χρησιμοποιούνται κυρίως περιλαμβάνουν καρβίδιο πυριτίου, καρβίδιο βορίου, σκόνη διαμαντιών κ.λπ.
Συναρμολόγηση κεραμικού ρουλεμάν νιτριδίου πυριτίου
Γενικά, τα κυλιόμενα έδρανα αποτελούνται από τέσσερα κύρια μέρη, δηλαδή τον εξωτερικό δακτύλιο, τον εσωτερικό δακτύλιο, το κυλιόμενο στοιχείο και το κλουβί. Καθώς υπάρχουν δέκα κατηγορίες κυλιόμενων ρουλεμάν, διαφορετικοί τύποι ρουλεμάν υιοθετούν διαφορετικές μορφές κλουβιών, οπότε οι μέθοδοι συναρμολόγησης των ρουλεμάν είναι επίσης διαφορετικές.
Το κεραμικό ρουλεμάν νιτρίδιο του πυριτίου, ως ένα σημαντικό μηχανικό βασικό συστατικό, οδηγεί το δρόμο στον νέο υλικό κόσμο λόγω των εξαιρετικών χαρακτηριστικών του που δεν μπορούν να ταιριάξουν με άλλα έδρανα. Τα τελευταία χρόνια, στους τομείς της αεροδιαστημικής, πλοήγησης, πυρηνικής βιομηχανίας, πετρελαίου, χημικής βιομηχανίας, ελαφριάς κλωστοϋφαντουργίας, μηχανημάτων, μεταλλουργίας, ηλεκτρικής ενέργειας, τροφής, ατμομηχανής, μετρό, μηχανήματα υψηλής ταχύτητας, επιστημονική έρευνα, άμυνα και στρατιωτική τεχνολογία , κλπ., Τα κεραμικά ρουλεμάν νιτρίδη πυριτίου αναγνωρίζονται ολοένα και περισσότερο ως απαραίτητα υποκατάστατα υπό ειδικές συνθήκες εργασίας, όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή ταχύτητα, βαθιά κρύο, εύφλεκτο, εκρηκτική, ισχυρή διάβρωση, κενό, ηλεκτρική μόνωση, μη μαγνητική, ξηρή τριβή κλπ.
Χαρακτηριστικά του κεραμικού υποστρώματος νιτριδίου πυριτίου:
Με τη μικροσκοπία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού υψηλής απόδοσης και των εξαρτημάτων του, η διάχυση της θερμότητας έχει καταστεί βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση και την αξιοπιστία. Επειδή η υψηλή ροή θερμότητας θα οδηγήσει σε υποβάθμιση της απόδοσης και συντομευμένη ζωή, μεταξύ των διαφόρων τεχνολογιών διάχυσης θερμότητας, το σύστημα ψυγείου είναι τα κεραμικά μέρη ζιρκονίας χρήσιμα και βολικά για τη μικροσκοπική, επειδή μπορεί να γίνει μέρος του μικροηλεκτρονικού συστήματος συσκευασίας.
Κεραμικό υπόστρωμα LED
Όπως όλοι γνωρίζουμε, η θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία συσκευών ημιαγωγών είναι ο βασικός παράγοντας που προκαλεί την αποτυχία των συσκευών ημιαγωγών και η θερμική αγωγιμότητα του ηλεκτρικού μονωτικού υποστρώματος είναι το κλειδί για τη διάχυση της θερμότητας ολόκληρων συσκευών ημιαγωγών. Το καλοριφέρ αποτελείται από στρώμα μεταλλικού κυκλώματος και κεραμικό υπόστρωμα, όπως νιτριδικό αλουμίνιο, νιτρίδιο πυριτίου, καρβίδιο πυριτίου και οξείδιο του αργιλίου. Μεταξύ αυτών των κεραμικών υποστρωμάτων, το νιτρίδιο πυριτίου θεωρείται υποσχόμενο λόγω της εξαιρετικής θερμικής αγωγιμότητας (60-90W/MK), της υψηλής μηχανικής αντοχής (650-850 MPa) και του χαμηλού συντελεστή επέκτασης. Στην πραγματικότητα, το κεραμικό υπόστρωμα νιτριδίου πυριτίου συνήθως εναποτίθεται στο υπόστρωμα μέσω διαδικασιών άμεσης σύνδεσης χαλκού (DBC) και άμεσης επίστρωσης χαλκού (DPC). Το DBC επιτυγχάνει ενισχυμένη προσκόλληση με μηχανική αλληλογραφία μεταξύ του μεταλλικού μεμβράνης που εναποτίθεται σε υψηλή θερμοκρασία και το υπόστρωμα, ενώ η DPC επιτυγχάνει ενισχυμένη προσκόλληση σχηματίζοντας στρώμα σπόρου με εναπόθεση κενού.
Επιπλέον, λόγω του σύνθετου μηχανικού περιβάλλοντος, όπως η αναταραχή και η δόνηση, απαιτούνται επίσης υλικά υποστρώματος με ορισμένη μηχανική αξιοπιστία. Το κεραμικό υπόστρωμα νιτριδίου πυριτίου είναι σχετικά ισορροπημένο σε όλες τις πτυχές και είναι το δομικό κεραμικό υλικό με την καλύτερη ολοκληρωμένη απόδοση. Ως εκ τούτου, το νιτρίδιο του πυριτίου έχει ισχυρή ανταγωνιστικότητα στον τομέα των κεραμικών υποστρωμάτων κατασκευής για ηλεκτρονικές συσκευές.
Κεραμικό υπόστρωμα νιτριδίου αλουμινίου
Στο παρελθόν, τα υποστρώματα κυκλωμάτων ήταν επίπεδα υλικά που αποτελούνται από διακριτά συστατικά ή ολοκληρωμένα κυκλώματα και διακριτά συστατικά για την κάλυψη των λειτουργικών απαιτήσεων του συνολικού κυκλώματος. Απαιτεί μόνο ηλεκτρική μόνωση και αγωγιμότητα. Μετά την είσοδο στην έξυπνη ηλικία πληροφόρησης, ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός ισχύος πρέπει επίσης να είναι σε θέση να μετατρέψει και να ελέγξει την ηλεκτρική ενέργεια, η οποία βελτιώνει σημαντικά τις απαιτήσεις απόδοσης ηλεκτρικού ελέγχου και μετατροπής ισχύος του εξοπλισμού καθώς και λειτουργική κατανάλωση ενέργειας. Κατά συνέπεια, το κοινό υπόστρωμα δεν μπορεί πλέον να ανταποκρίνεται στις υψηλές απαιτήσεις μείωσης της θερμικής αντίστασης των σύνθετων συσκευών ισχύος, στον έλεγχο της θερμοκρασίας εργασίας και στην εξασφάλιση της αξιοπιστίας και του κεραμικού υποστρώματος με καλύτερη απόδοση.
Σύμφωνα με τις απαιτήσεις απόδοσης των ηλεκτρονικών συσκευών σε κεραμικό υπόστρωμα, τα υλικά του υποστρώματος πρέπει να έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:
1. Καλή μόνωση και ηλεκτρική διάσπαση της κεραμικής φλάντζας.
2. Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: Η θερμική αγωγιμότητα επηρεάζει άμεσα τις συνθήκες εργασίας και τη διάρκεια ζωής των ημιαγωγών. Το ανομοιογενές πεδίο θερμοκρασίας που προκαλείται από την κακή διάχυση της θερμότητας θα αυξήσει επίσης σημαντικά τον θόρυβο των ηλεκτρονικών συσκευών.
3. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής ταιριάζει με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία.
4. Χαρακτηριστικά υψηλής συχνότητας, χαμηλή διηλεκτρική σταθερά, χαμηλή διηλεκτρική απώλεια.
5. Η επιφάνεια είναι ομαλή και το πάχος είναι ομοιόμορφο, το οποίο είναι βολικό για την εκτύπωση του κυκλώματος στην επιφάνεια του υποστρώματος και εξασφαλίζει το ομοιόμορφο πάχος του τυπωμένου κυκλώματος.
Κεραμικό υπόστρωμα
Επί του παρόντος, τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κεραμικά υλικά υποστρώματος είναι κυρίως το οξείδιο του αργιλίου και το νιτρίδιο αλουμινίου. Πώς συγκρίνεται το νιτρίδιο του πυριτίου με την απόδοσή του; Ο ακόλουθος πίνακας δείχνει ότι τα τρία κεραμικά υλικά υποστρώματος έχουν προφανή πλεονεκτήματα, ειδικά την υψηλή αντοχή στη θερμοκρασία των κεραμικών υποστρωμάτων του πυριτίου, υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, χημική αδράνεια σε μέταλλα, εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα, σκληρότητα κατάγματος και άλλες μηχανικές ιδιότητες.
Δεδομένου ότι το νιτρίδιο του πυριτίου είναι τόσο εξαιρετικό, γιατί εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σπάνια στην αγορά; Πού είναι η ευκαιρία ανάπτυξης;
Στην πραγματικότητα, κάθε ένα από τα τρία υλικά έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του. Για παράδειγμα, αν και η θερμική αγωγιμότητα του οξειδίου του αργιλίου είναι φτωχή και δεν μπορεί να συμβαδίσει με την τάση ανάπτυξης του ημιαγωγού υψηλής ισχύος, η διαδικασία παραγωγής του είναι ώριμη και το κόστος είναι χαμηλό, οπότε υπάρχει ακόμα μεγάλη ζήτηση στο πεδίο χαμηλού τέλους . Η θερμική αγωγιμότητα του νιτριδίου αλουμινίου ταιριάζει καλύτερα με εκείνη των υλικών ημιαγωγών. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας, αλλά η μηχανική της απόδοση είναι κακή, επηρεάζοντας τη διάρκεια ζωής των συσκευών ημιαγωγών και το κόστος χρήσης του είναι υψηλό. Το νιτρίδιο του πυριτίου είναι το καλύτερο σε ολοκληρωμένη απόδοση, αλλά το όριο εισόδου είναι υψηλό.
Προς το παρόν, μελετούν πολλά εγχώρια ιδρύματα επιστημονικής έρευνας και επιχειρήσεις, αλλά η τεχνολογία είναι δύσκολη, το κόστος παραγωγής είναι υψηλό, η αγορά είναι μικρή και δεν έχει ακόμη εμφανιστεί εφαρμογή μεγάλης κλίμακας. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο πολλές επιχειρήσεις εξακολουθούν να περιμένουν να δουν και δεν έχουν αποφασίσει να αυξήσουν τις επενδύσεις. Αλλά τώρα η κατάσταση είναι διαφορετική, επειδή ο κόσμος έχει εισέλθει σε μια κρίσιμη περίοδο για την ανάπτυξη του ημιαγωγού τρίτης γενιάς. Τα κεραμικά υποστρώματα νιτριδίου πυριτίου έχουν ώριμα προϊόντα στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία. Η Κίνα έχει πολύ δρόμο να προχωρήσει σε αυτό το θέμα.
Γιατί το κεραμικό νιτρίδιο του πυριτίου είναι κατάλληλο για ρουλεμάν;
2023 07/03