Den Ultimate Guide fir Keramik Lagermaterialien

Keramikmaterialien gi wäit a ville Beräicher benotzt wéinst hiren eenzegaartegen Eegeschaften wéi héich Stäerkt, héich Härtheet, Verschleißbeständegkeet an héich Temperaturstabilitéit. Zum Beispill, Studien hunn dat gewisen voll Keramik Lager Leeschtung besser am Waasser wéi all Edelstol. Allgemeng benotzt Keramiklagermaterialien enthalen Siliziumnitrid (Si3N4), Zirkoniumoxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumkarbid (SiC). Déi bescht Keramikmaterialien fir Waasserverschmotzung sinn Siliziumnitrid an Zirkoniumoxid, déi e Liewensdauer 70 Mol méi laang wéi Edelstahllager hunn. Dëse Blog soll d'Klassifikatioun an d'Spezifikatioune vu Keramiklagermaterialien entdecken, Keramiklager Fabrikatiounsprozesser, a bitt konstruktiv Virschléi fir Äert verständlecht Verständnis vu Keramiklager.

Inhaltsverzeechnes

Alumina Keramik (Al2O3)

Den Haaptkomponent vun Alumina Keramik ass Al2O3, déi allgemeng wéi 45% enthält. Alumina Keramik huet verschidde excellent Eegeschafte wéi héich Temperatur Resistenz, corrosion Resistenz, héich Kraaft, héich hardness, a gutt dielektresch Eegeschaften, déi sinn 2 bis 3 Mol déi vun gewéinlech Keramik. Wéi och ëmmer, den Nodeel vun Aluminiumoxid Keramik ass datt se fragil sinn an net plötzlech Ännerungen an der Ëmgéigend Temperatur akzeptéiere kënnen. Alumina kann a verschidde Serien opgedeelt ginn no dem Al2O3 Inhalt an den benotzte Additive. Zum Beispill kann Alumina opgedeelt ginn an 75% Alumina, 85% Alumina, 95% Alumina, 99% Alumina, etc.

Material	Alumina
Property	Eenheet	AL997	AL995	AL99	AL95
% Alumina	-	99.70%	99.50%	99.00%	95.00%
Faarf	-	Elfebeen	Elfebeen	Elfebeen	Elfebeen a Wäiss
Permeabilitéit	-	Flugoffer	Flugoffer	Flugoffer	Flugoffer
Dicht	g / cm³	3.94	3.9	3.8	3.75
Richtegkeet	-	1 ‰	1 ‰	1 ‰	1 ‰
Hardness	Mohs Skala	9	9	9	8.8
Waassersabsorption	-	≤0.2	≤0.2	≤0.2	≤0.2
Béi Kraaft (typesch bei 20°C)	MPa	375	370	340	304
Kompressiv Kraaft (typesch bei 20°C)	MPa	2300	2300	2210	1910
Thermesch Expansiounskoeffizient (25°C bis 800°C)	0-6/°C	7.6	7.6	7.6	7.6
Dielektresch Kraaft (5mm Dicke)	AC kV/mm	10	10	10	10
Dielektresch Verloscht (25°C @ 1MHz)	-			0.0006	0.0004
Dielektresch Konstant (25°C @ 1MHz)	-	9.8	9.7	9.5	9.2
Volume Resistivitéit (20°C @ 300°C)	Ω·cm³	>10^14 2*10^12	>10^14 2*10^12	>10^14 4*10^11	>10^14 2*10^11
Laangfristeg Aarbechtstemperatur	° C	1700	1650	1600	1400
Wärmeleitung (25°C)	W/m·K	35	35	34	20

Alumina ass en exzellenten elektreschen Isolator deen extrem héich Stréim widderstoen kann. Seng Resistenz géint Elektrizitéit erhéicht mat senger Rengheet. Wat méi héich d'Rengheet vun Aluminiumoxid ass, wat méi héich ass seng Resistenz. Et ass bekannt datt Aluminiumoxid och e ganz héije Schmelzpunkt a staark mechanesch Kraaft huet. De Schmelzpunkt vun gewéinleche Al2O3 Produkter ass ganz héich, bei 2072°C. Wéi och ëmmer, wann d'Temperatur méi wéi 1000 Grad Celsius iwwerschreift, fällt seng mechanesch Kraaft erof. Wéinst dem groussen Ënnerscheed am thermesche Expansiounskoeffizient ass seng Resistenz géint thermesch Schock schlecht wann se u ganz héijen Temperaturen ausgesat ass.

Déi exzellent chemesch Stabilitéit vun Aluminiumoxid ass den Haaptfaktor a senger héijer Korrosiounsbeständegkeet. Aluminiumoxid ass och liicht löslech a staark Säuren (wéi waarm Schwefelsäure a waarme HCl, HF huet och e gewëssen ätzenden Effekt) an alkalesche Léisungen, awer ass onopléisbar am Waasser. Pure Alumina kann chemesch Korrosioun widderstoen, wat pure Alumina d'Haaptmaterial vun der Wiel fir eng Vielfalt vun industriellen Deeler mécht. Aluminiumoxid Keramikmaterialien hunn och ganz nidderegen Dampdrock an Zersetzungsdrock. Dës Eegeschafte vun Alumina Keramik maachen et zu de meescht benotzte Keramik a strukturellen, Verschleiß- a Korrosiounsëmfeld.

Alumina Keramik gëtt normalerweis aus Bauxit gemaach a ka mat Sprëtzformen, Kompressiounsformen, isostatesch Pressen, Rutschgoss, Diamantbearbeitung an Extrusioun geformt ginn. Wéi Aluminiumnitrid kann Aluminiumoxid och duerch dréchent Pressen a Sinteren oder duerch waarm Pressen mat passenden Sinterhëllef produzéiert ginn. Wéinst senger exzellenter chemescher Stabilitéit, Aluminiumoxid Keramik gi wäit an Lager, sauerbeständeg Pompelreiwer, Pompelkierper, sauer Pipelinelinnen a Ventile benotzt. Wéinst senger extrem héicher Härtheet a Verschleißbeständegkeet ginn Aluminiumoxid Keramik och dacks benotzt fir Textilverschleißbeständeg Deeler a Schneidinstrumenter ze fabrizéieren.

Keramik Materialien - Sortéiert no Dicht

Zirconia > 99% Alumina > 94% Alumina > 85% Alumina > Al Nitride > Silicon Carbide > Mullite > Macor© > Cordierite

Keramik Materialien - Sortéiert no Hardness

Silicon Carbide > 99% Alumina > YTZP Zirconia > Silicon Nitride > TTZ Zirconia > 94% Alumina > 85% Alumina > Mullite > Cordierite > Macor©

Wann den Aluminiumoxidgehalt méi héich ass wéi 95%, kann et als exzellenten elektreschen Isolator benotzt ginn. Et huet och nidderegen dielektresche Verloscht a gëtt vill an de Felder vun Elektronik an elektreschen Apparater benotzt. Zousätzlech huet transparent Aluminiumoxid gutt Iwwerdroung op siichtbar Liicht an Infraroutstrahlen a kënne benotzt ginn fir Héichdrocknatriumlampen an Infraroutdetektiounsfenstermaterialien ze maachen. Zousätzlech huet d'Aluminiumoxid Keramik eng exzellent Biokompatibilitéit (ähnlech wéi Titanlegierungen), héich Kraaft an héich Verschleißbeständegkeet. Dofir si se och ideal Material fir kënschtlech Schanken a kënschtlech Gelenker ze preparéieren.

Zirkoniumoxid (ZrO2)

Zirkonium Keramik huet eng geréng thermesch Konduktivitéit (isoléiert) an héich Kraaft. Si goufe fir d'éischt an de 1960er Jore bei Raumfaartreesen benotzt fir eng thermesch Barrière ze bilden, déi de Space Shuttle erlaabt huet an d'Äerdatmosphär anzeginn. Si handhaben och héich Temperaturen gutt, mat Operatiounstemperature fir Zirkoniumkeramik vu -85 ° C bis 400 ° C. Wéi och ëmmer, si sinn net sou resistent géint thermesch Schock wéi Siliziumnitrid.

Zirconia huet eng staark Korrosiounsbeständegkeet, wat et e perfekte Choix mécht fir héich korrosive Flëssegkeeten. Zirconia Keramik hunn eng ganz héich Resistenz géint Rësswachstum, wat se ideal mécht fir Schweißprozesser an Drotformungsinstrumenter. Et mécht se och ganz gëeegent fir mechanesch Uwendungen, déi de Risiko vu Fraktur involvéieren. Si hunn och eng ganz héich thermesch Expansioun, mat engem thermesche Expansiounskoeffizient ähnlech wéi dee vum Stol, wat hinnen d'Material vun der Wiel mécht fir ze verbannen Keramik a Stol. Baséierend op seng tribologesch Eegeschaften ass Zirkoniumoxid ganz gëeegent fir Rollbewegung, wéi Linearlager oder Kugellager (wéi den Hiersteller TK linear). Zousätzlech hunn Zirkoniumoxid a Siliziumnitrid Keramik d'Virdeeler vun enger héijer Vakuumkompatibilitéit, net-magnetesch, net-leitend, héich- an niddreg Temperaturresistenz, chemesch Resistenz, héich Steifheit a laang Liewen. Zirkoniumoxid a Siliziumnitrid kënnen a Lager gemaach ginn nodeems se trocken lafen.

Am Verglach mat Aluminiumoxid huet Zirkoniumoxid héich mechanesch Eegeschaften, héich Kraaft an héich Zähegkeet. Wann Kraaft déi eenzeg Ufuerderung ass, ass dëst Material recommandéiert. Zousätzlech ass Zirkoniumoxid (ZrO2) eng Keramik bekannt am Gesondheetsberäich fir seng Biokompatibilitéit, Bioinertitéit, héich mechanesch Eegeschaften a chemesch Stabilitéit. An der Zännindustrie gi Zirkoniumoxid Keramik benotzt fir verschidde Zänn Restauratiounsprodukter ze fabrizéieren. Zum Beispill, opaken oder transluzent Zirkonienbléien gi benotzt fir Brécke, Krounen a Furnier ze maachen. Hot isostatesch gepresst Zirkonium gëtt benotzt fir Zännimplantater an Abutmenter ze maachen. Ee vun den Haaptvirdeeler vum Gebrauch vun Zirkonium fir Zänn Restauratiounen ass datt d'Uewerflächefinanz vum fäerdege Produkt ganz ähnlech wéi déi vun natierlechen Zänn ass. Zousätzlech sinn Zirkoniumkeramik transluzent a glänzend, wat se gëeegent mécht fir Uwendungen, wou d'Erscheinung ähnlech wéi d'Ëmgéigend Zännmaterial ass.

Siliciumkarbid

Siliziumkarbidkeramik besteet haaptsächlech aus SiC, wat eng héichstäerkt, héichhärte Héichtemperatur Keramik ass. Wann se bei héijen Temperaturen vun 1200 ℃ bis 1400 ℃ benotzt gëtt, kann Siliziumkarbid Keramik nach ëmmer eng héich Béiestäerkt behalen a ka fir Héichtemperaturkomponente wéi Rakéiteschwanzdüsen, Thermoelementhülsen, an Ofenréier benotzt ginn. Siliziumkarbid Keramik hunn och gutt thermesch Konduktivitéit, Oxidatiounsbeständegkeet, elektresch Konduktivitéit, an héich Impakt Zähegkeet. Et ass e staarkt an haltbar Keramikmaterial dat och eng geréng Dicht, eng geréng thermesch Expansiounsquote an eng exzellent thermesch Schockbeständegkeet huet, wat et fir eng Vielfalt vun Uwendungen gëeegent mécht.

Kompositioun	Siliziumkarbid
Molekulargewicht	40.1
Ausgesinn	Schwaarz
Schmëlzpunkt	2,730°C (4,946°F) (Zersetzung)
Dicht	3.0 bis 3.2 g/cm³
Elektresch Resistivitéit	1 bis 4 x 10^5 Ω·m
Porositéit	0.15 zu 0.21
Spezifësch Heizen	670 bis 1180 J/kg·K

Siliziumcarbid gëtt produzéiert andeems Kuelestoff a Siliziumatome chemesch kombinéiert ginn. Siliziumkarbidpartikele goufen zënter ville Joeren als Schleifmëttel benotzt, meeschtens a Form vu Sandpapier. Wéi och ëmmer, dës Partikel kënne matenee verbonne ginn duerch Sintering fir en héich haltbar Keramikmaterial ze bilden dat exzellent mechanesch Eegeschaften huet, wat et eng exzellent Wiel mécht fir Lager ze fabrizéieren. Wéinst senger héijer thermescher an elektrescher Konduktivitéit kann Siliziumkarbid als statesch Eliminatiounskomponent benotzt ginn.

Nitrid Keramik

Nitrid Keramik sinn aus Metallnitriden, wéi z Siliziumnitrid an Aluminiumnitrid. Silicon Nitride Keramik (Si3N4) Si3N4 ass den Haaptkomponent vu Siliziumnitrid Keramik, wat eng héichstäerkt, héich härteg, verschleißbeständeg, korrosionsbeständeg a selbstschmierend ass héich-Temperatur Keramik.

Property	Wäert
Faarf	Grey an Dark Grey
Dicht	3.2 bis 3.25 g/cm³
Hardness	HRA 92 bis 94
Maximal Betribstemperatur	1300 op 1600 ° C
Thermescher Conduktivitéit	23 bis 25 W/(m·K)
Flexural Kraaft	≥900 MPa
Fraktur Zähegkeet	6 bis 8 MPa·m¹/²
Thermesch Erweiderungskoeffizient	2.95 bis 3 x 10⁻⁶ /°C (0 bis 1400°C)

Wann Dir no engem Material sicht deen héich Temperaturen an haarde mechanesche Bedéngungen widderstoen kann, dann ass Siliziumkarbid eng gutt Wiel, obwuel dëst Material relativ deier ass. Wann et drëm geet héich Temperaturen ze widderstoen, ass Siliziumnitrid besser wéi Metallléisungen, a Si3N4 huet eng Operatiounstemperatur vun -100 ° C bis 900 ° C. Zousätzlech ass de linear Expansiounskoeffizient vu Siliziumnitrid dee klengste vun allen Keramikarten. Den thermesche Expansiounskoeffizient vu Siliziumnitrid ass 3.2 x 10-6/k, während den thermesche Expansiounskoeffizient vu Siliziumcarbid 3 x 10-6/k ass. D'thermesch Expansiounskoeffizienten vum Zirkoniumoxid an Aluminiumoxid sinn 10.5 x 10-6 / k respektiv 8.5 x 10-6 / k, awer béid si vill méi niddereg wéi Lagerstahl, deen e Koeffizient vun 12.5 x 10-6 / k huet.

Klassifikatioun	Aluminiumoxid	Aluminiumoxid	Aluminiumoxid	Aluminiumoxid	Siliziumkarbid	Siliziumkarbid	Silizium Nitrid	Mullit	Zirkoniumoxid	Talc
	KMA 995	KMG995	KMA 96	KMA 96	KMG96	KMG96	Kai 170	Talc	KYCS	- Déi
Main Komponent	99.7	99.6	96	96	92	92	92	92	92	92
Faarf	Mëllech	Wäiss	Wäiss	Wäiss	Wäiss	Schwaarz	Schwaarz	Gro	Wäiss	Gro
Bulk Dicht (g/cm³)	3.9	3.9	3.7	3.7	6	3.1	3.2	2.7	3.5	2.7
Flexural Strength (MPa)	400	390	320	320	1000	450	420	200	120	150
Young's Modulus (GPa)	380	370	340	340	410	350	310	210	130	170
Mechanesch	Hardness (GPa)	21	20	19	19	24	13	22	13	22
Poisson säi Verhältnis	-	0.24	0.24	0.23	0.31	-	-	-	-	-
Fracture Zähegkeet (MPa·m¹/²)	4.1	4	3.5	3.5	4	4.6	6	2.5	4	3.2
Thermesch Expansiounskoeffizient (×10⁻⁶/°C)	6.4	5.8	5.7	5.7	7.7	11	3.2	2.5	2.5	3.0
thermesch	Wärmekonduktivitéit (W/m·K)	30	28	21	21	120	80	17	1.2	1.2
Spezifesch Hëtzt (J/g·K)	0.78	0.78	0.78	0.78	1.4	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
Dielektresch Konstant (1 MHz)	10.1	10.1	9.4	9.5	11	7	7	8.5	8.5	6.5
Dielektrescht Verloscht (× 10⁻⁴)	50	50	40	50	50	50	50	50	50	50
Volume Resistivitéit (Ω·cm)	10¹⁵	10¹⁵	10¹⁴	10¹⁴	10¹²	10¹²	10¹²	10¹³	10¹³	10¹³
Decompte Volt (kV/mm)	10	10	10	10	11	11	11	10	10	10
Eegeschaften	Héich Stäerkt	Héich Stäerkt	Héich Stäerkt	Héich Stäerkt	Héich Hardness	Héich Hardness	Héich Zähegkeet	Héich Zähegkeet	Niddereg thermesch Konduktivitéit	Niddereg thermesch Konduktivitéit
	Isoléiert	Isoléiert	Isoléiert	Isoléiert	Konduktiv	Konduktiv	Isoléiert	Isoléiert	Liicht Gewiicht	Liicht Gewiicht
Utilisatioune	Abrasive Material	Abrasive Material	Abrasive Material	Abrasive Material	Abrasive Material	Abrasive Material	Dichtungsmaterial	Dichtungsmaterial	Thermesch Isolatioun	Thermesch Isolatioun
	Verschleißbeständeg Deeler	Verschleißbeständeg Deeler	Verschleißbeständeg Deeler	Verschleißbeständeg Deeler	Héich Temperatur Resistenz Deeler	Héich Temperatur Resistenz Deeler	Raumfaarttechnik Deeler	Raumfaarttechnik Deeler	Semiconducting Equipment Parts	Semiconducting Equipment Parts
	Héich Temperatur Deeler	Héich Temperatur Deeler	Héich Temperatur Deeler	Héich Temperatur Deeler	Tool Parts	Tool Parts	Elektroden Deeler	Elektroden Deeler	Dental Implants	Dental Implants
	Semiconductor Deeler	Semiconductor Deeler	Semiconductor Deeler	Semiconductor Deeler	-

Kuurzmeldung	Eenheet	Si₃N₄	ZrO₂	Al₂O₃ (99.5%)	SiC	Stéierenden
Dicht	g / cm³	3.23	6.05	3.92	3.12	7.85
Waassersabsorption	%	0	0	0	0	0
Koeffizient vun der linearer thermescher Expansioun	10⁶/k	3.2	10.5	8.5	3	12.5
Elastizitéitsmodul (Young's Mod.)	GPa	300	210	340	440	208
Poisson säi Verhältnis	/	0.26	0.3	0.22	0.17	0.3
Hardness (Hv)	MPa	1500	1200	1650	2800	700
Flexural Stäerkt (@ RT)	MPa	720	950	310	390	520 (Trennsile Stäerkt)
Flexural Stäerkt (700°C)	MPa	450	210	230	380	/
Kompressiv Kraaft (@ RT)	MPa	2300	2000	1800	1800	/
Frakturzähegkeet, K₁c	MPa·m¹/²	6.2	10	4.2	3.9	25
Wärmeleitung (@ RT)	W/m·k	25	2	26	120	40
Elektresch Resistivitéit (@ RT)	Ω·mm²/m	>10¹³	>10¹⁵	>10¹⁶	>10³	0.1 ~ 1
Max. Benotzt Temperatur (keng Luede)	° F	1050	750	1500	1700	1700
Korrosiounswidderstand	/	excellent	excellent	excellent	excellent	aarmséileg

Siliziumnitrid huet eng thermesch Schockbeständegkeet vu bis zu 600°C, während Siliziumkarbid eng thermesch Schockbeständegkeet vun nëmmen 400°C huet, wat beweist datt de Risiko vu Fraktur duerch Temperaturännerungen minimal ass. An Ëmfeld mat groussen Temperatur Ännerungen, wann thermesch Schock Resistenz eng Haaptprioritéit ass, Siliziumnitrid a Siliziumkarbid sinn déi bescht Wiel. Zousätzlech huet Siliziumnitrid exzellent Korrosiounsbeständegkeet a kann Korrosioun vu verschiddene Säuren widderstoen ausser Fluorsäure, souwéi Korrosioun aus Alkalien a verschidde Metaller. Et huet excellent elektresch Isolatioun a Stralung Resistenz.

Dës Eegeschafte vu Siliziumnitrid Keramik maachen et nëtzlech als Héichtemperaturlager, Dichtungen, déi a korrosive Medien, Thermowellen, Metallschneidinstrumenten, etc.. Zum Beispill huet d'Kugellagerindustrie dëst Material fir Joerzéngte benotzt, well seng Leeschtung bewisen ass an et gëtt dacks a Rollelementer vu Keramiklager benotzt, wéi Kugelen a Roller. Seng extrem héich mechanesch Zähegkeet an excellent Hëtzt Resistenz, corrosion Resistenz an zouzedrécken Resistenz sinn d'Grënn firwat et a verschiddene héich-Laascht Uwendungen benotzt gëtt.

Keramik Lager Fabrikatioun Prozess

1. Pulververaarbechtung. Keramikpulververaarbechtung ass ganz ähnlech mat Metallpulververaarbechtung. Keramikpulververaarbechtung beinhalt d'Produktioun vu Pulver duerch Schleifen, duerno gréng Produkter ze maachen, an dann ze konsolidéieren fir de Schlussprodukt ze kréien. Pudder ass eng Sammlung vu feine Partikelen. Keramikpulver kann kritt ginn andeems d'Rohmaterialien zerbriechen, schleifen, trennen Gëftstoffer, Vermëschung an Trocknen.

2. Mëschung. D'Keramikkomponente ginn duerch verschidde Prozeduren a Maschinnen zesumme gemëscht, a si ginn an d'Schlämm ëmgewandelt andeems Waasser oder aner Flëssegkeete bäigefüügt ginn.

3. Molding Method. Et ginn zwou Haaptheefeg Keramiklagerformmethoden, nämlech Injektiounsformen a Pulverformen. Sprëtz molding ass Keramik Pudder, organesch Binder, rheological Agent, Sub-Mikron Pudder, etc., a sprëtzen hinnen an d'Schimmel fir molding. Pulverformen ass Keramikpulver an e geformte Kierper ze kompriméieren an et dann ze sinteren. Dës zwou Methoden hunn hir eege Virdeeler an Nodeeler, a si sollen no spezifeschen Ingenieursufuerderunge ausgewielt ginn.

4. Sintering Prozess. Wärend dem Produktiounsprozess vu Keramiklager ass d'Sinterbehandlung erfuerderlech fir de geformte Kierper an e fäerdegt Produkt ze verstäerken, a gläichzäiteg seng Hardness a Kraaft kënnen och verbessert ginn. De Sinterprozess vu Keramiklager enthält haaptsächlech Oxid-Sinterring an Net-Oxid-Sinterring. Geméiss dem Prozessfloss gëtt Sintering als éischt an enger oxidéierender Atmosphär duerchgefouert, an duerno Sintering an enger net-oxidéierender Atmosphär duerchgefouert. Wärend dem ganze Sinterprozess musse Ëmweltparameter wéi Temperatur, Drock an Atmosphär kontrolléiert ginn fir de gewënschten Effekt z'erreechen.

5. Präzisioun machining. Déi gesintert Keramiklager musse spéider Präzisiounsbearbeitung ënnerleien, dorënner Schleifen, Polieren an aner Schrëtt fir hir geometresch Genauegkeet an Uewerflächqualitéit ze garantéieren. Zur selwechter Zäit ass Qualitéitsinspektioun och erfuerderlech, och d'Detektioun an d'Analyse vun Indikatoren wéi Härheet, Dicht, Dimensiounsabweichung a Kaméidi fir sécherzestellen datt d'Produkter international Standarden a Client Ufuerderunge entspriechen.

Faktoren déi d'Qualitéit vu Keramiklager beaflossen

D'Qualitéit an d'Effizienz vun der Keramiklagerveraarbechtung gi vu ville Faktoren beaflosst, dorënner d'Materialqualitéit, d'Schimmelmethod, de Sinterprozess, d'Präzisiounsbearbeitungstechnologie an d'Ausrüstung. Zousätzlech ass et och beaflosst vun Ëmweltparameter wéi Temperatur, Drock, Geschwindegkeet an Atmosphär während der Veraarbechtung. Am Hibléck vun dëse Faktoren, Veraarbechtung Techniker mussen passenden Prozess Flux, Ausrüstung, an Handwierksgeschir auswielen fir Veraarbechtung Qualitéit ze garantéieren. Am aktuellen Uwendungsberäich vu Keramikmaterialien sinn Keramiklager eng onverzichtbar Kärtechnologie ginn.