窒化ケイ素セラミック構造は、ケイ素と窒素元素からなるセラミック材料の一種で、化学式Si3N4で、独特の結晶構造と優れた物理的・化学的特性を有しています。その基本構造単位は四面体[SiN4]で、ケイ素原子は四面体の中心に位置し、4つの窒素原子に囲まれています。四面体3つにつき1つの原子という形状で、三次元空間に連続的で強固なネットワークを形成しています。
材料 : Si3N4
密度 : 2.8
色 : ブラック / ブルー / ホワイト
硬度(モース硬度) : 9
最高動作温度 : 1650
▼性能特性
✔ 高硬度:窒化ケイ素セラミックの硬度はHRC90度と高く、優れた耐摩耗性を示します。 |
✔ 耐高温性 :融点は1900℃と高く、高温でも高い圧縮強度を維持できます。 |
✔ 化学的安定性 : 優れた化学的安定性を持ち、様々な化学環境において優れた性能を維持できます |
✔ 低熱膨張係数 :同じ温度変化で、窒化ケイ素セラミックス内部に発生する熱応力は比較的小さく、強い熱負荷耐性を示します。 |
✔ 自己潤滑性 : 窒化ケイ素セラミックは自己潤滑性があり、摩擦を低減する必要がある用途に適しています。 |
▼応用分野
1. 機械分野:窒化ケイ素セラミックスは、機械分野でバルブ、パイプ、グレーディングホイール、セラミックカッター、ベアリングボールなどの製造に広く使用されています。 低密度、耐高温性、自己潤滑性、耐腐食性があるため、高速工作機械のスピンドル高速ベアリング、航空宇宙エンジン、風力タービンベアリング、自動車エンジンベアリングなどの機器に広く使用されています。
2. 半導体分野:窒化ケイ素セラミックは優れた熱伝導性と高い熱伝導率を有し、半導体パッケージング分野に最適な材料です。窒化ケイ素基板は集積回路において優れた性能を発揮し、高い熱伝導率、高い曲げ強度、良好な熱整合を備えており、高性能パワーモジュールに適しています。
3. バイオセラミック分野:新世代のバイオセラミック材料として、窒化ケイ素セラミックは優れた放射線画像性能、抗感染性能、生体適合性を備えており、生体センサー、脊椎、整形外科、歯科インプラントに広く使用されています。
4. 電波透過材料分野:窒化ケイ素セラミックスおよびその複合材料は、耐熱性、電波透過性、軸受け性などの優れた性能を備えており、レドームやアンテナウィンドウなどの高性能電波透過材料の製造に使用されます。
窒化ケイ素セラミックスの応用例
5. ベアリング:窒化ケイ素セラミックベアリングボールは、低密度、耐摩耗性、耐高温性、耐腐食性、自己潤滑性などの特性を備えており、高速工作機械スピンドルの高速ベアリング、航空宇宙エンジンベアリングなどの高速回転体に特に適しています。
6. 基板:半導体分野では、窒化シリコン基板は、その高い熱伝導率、高い曲げ強度、優れた熱整合により、高性能パワーモジュールのパッケージングに広く使用されています。
7. インプラント:窒化ケイ素セラミックは、生体適合性と抗感染性に優れており、バイオメディカル分野で脊椎椎間固定装置、整形外科用インプラント、歯科用インプラントなどの製造に使用されています。
透明材料: シリコン窒化物セラミックとその複合材料は、優れた透明性能と耐高温性を備えたレドームとアンテナ ウィンドウの製造に使用されます。
▼Si3N4窒化ケイ素セラミックの技術的特性