Invoering
Siliciumnitride en siliciumcarbide worden veel gebruikt vanwege hun uitstekende eigenschappen. Deze twee geavanceerde keramische materialen bieden uw toepassingen echter unieke voordelen. Of uw proces nu hoge temperaturen, elektrische isolatie of hoge spanning vereist, de keuze van het juiste keramiek is essentieel voor de prestaties en duurzaamheid van uw product. Deze gids vergelijkt de eigenschappen en industriële toepassingen van siliciumcarbide en siliciumnitride om u te helpen een weloverwogen aankoopbeslissing te nemen.
Wat zijn siliciumnitride en siliciumcarbide als geavanceerde keramiek?
-
Siliciumcarbide (SiC) en siliciumnitride zijn beide technologisch geavanceerde keramische materialen die voor hoogwaardige toepassingen veel meer voordelen opleveren dan traditionele keramische materialen. Siliciumcarbide SiC is een verbinding van silicium en koolstof, ontstaan door de reactie van deze twee elementen bij hoge temperaturen. SiC heeft sterke covalente bindingen en een hoge dichtheid, is chemisch inert en biedt uw product een hoge hardheid, thermische geleidbaarheid en duurzaamheid.
-
Siliciumnitride wordt gevormd door de reactie van de twee verbindingen, silicium en stikstof, bij temperaturen tussen 1200 °C en 1400 °C. Siliciumnitridekeramiek (Si3N4) heeft een tetragonale kristalstructuur en sterke covalente binding, waardoor het van groot commercieel belang is in uw branche. Het heeft een lagere dichtheid dan SiC, maar biedt uw product taaiheid, hoge thermische schokbestendigheid en isolerende eigenschappen.
Eigenschappen van siliciumcarbide versus siliciumnitride die uw gebruik ten goede komen
Bij het kiezen van de juiste keramiek tussen SiC en Si3N4 voor uw proces, begint u met het begrijpen van hun mechanische, elektrische en thermische eigenschappen. Hier zijn enkele van hun belangrijkste eigenschappen:
Hardheid van siliciumnitride versus siliciumcarbide
-
Siliciumcarbide hardheid is maar liefst 25 GPa, net onder diamant. Dit maakt het ideaal voor uw snijgereedschappen en de slijpindustrie.
-
De hardheid van siliciumnitride is iets lager, namelijk 15 GPa, maar dit zorgt wel voor een uitstekende slijtvastheid. Deze eigenschap helpt schokken te absorberen en scheurvorming te voorkomen, waardoor het ideaal is voor uw structurele taken.
Siliciumnitride versus siliciumcarbide: breuktaaiheid en sterkte
-
De superieure kwaliteit van siliciumnitride breuktaaiheid bereikt een druk van ~6 MPa·m½ en geeft uw product bovendien een hoge buigsterkte tot 1000 MPa. Dit maakt Si3N4 ideaal voor toepassingen met mechanische spanning of trillingen.
-
De taaiheid van siliciumcarbide is matig, ~3 MPa·m½, en is mogelijk niet ideaal voor omgevingen met veel impact vanwege de brosheid.
Thermische geleidbaarheid van siliciumcarbide en thermische schokbestendigheid van siliciumnitride
-
Siliciumcarbide thermische geleidbaarheid De druk kan oplopen tot 120–270 W/m·K, waardoor thermische warmte zeer snel wordt overgedragen en warmte wordt gereduceerd. Dit maakt het ideaal voor warmtewisselaars, ovens en toepassingen in de elektronische industrie.
-
De thermische geleidbaarheid van siliciumnitride is veel lager, variërend van ~20 tot 30 W/m·K, maar het biedt uw product uitzonderlijke thermische schok bestendigheid. Dit maakt Si3N4 ideaal voor toepassingen met snelle temperatuurschommelingen, omdat het niet snel zal barsten of falen.
Elektrische weerstand
-
Siliciumnitridekeramiek (Si₃N₄) isoleert goed en kan matige hitte aan. Daarom wordt het gebruikt als niet-geleidend materiaal in elektrische toepassingen met elektrische isolatie. Door de stroomweerstand is het ideaal voor de elektronicasubstraatindustrie.
-
Siliciumcarbide fungeert als een halfgeleider omdat het elektriciteit en warmte geleidt. Hierdoor is het ideaal voor gebruik in industriële processen voor vermogenselektronica en verwarmingselementen.
Hier is een korte samenvatting van de eigenschappen van siliciumcarbide en siliciumnitride
"Sinds we in onze elektromotoren voor siliciumnitridelagers kiezen, hebben we geen last meer van breukproblemen in het proces."
— Rui Y., Hoofd Mechanisch Constructeur, Elemots Designers
Toepassingen van siliciumcarbide versus siliciumnitride in uw branche
Productie van siliciumcarbide versus siliciumnitridelagers en andere mechanische componenten
-
Siliciumcarbide en siliciumnitride worden beide gebruikt in lagers, maar hebben verschillende sterktes. SiC-lagers hebben een hoge hardheid en slijtvastheid en zijn daarom het meest geschikt voor gebruik in hogesnelheidsspindels en turbines in de lucht- en ruimtevaart. Si3N4-lagers bieden uitstekende taaiheid, waardoor ze perfect zijn voor toepassingen met hoge belasting en trillingen, zoals turbines en elektromotoren.
In uw industriële toepassingen met hoge temperaturen en thermische energie
-
De hoge thermische geleidbaarheid en oxidatiebestendigheid van siliciumcarbide zorgen ervoor dat het beter presteert in warmtewisselaars, ovenbekledingen en branders. Siliciumnitride biedt superieure thermische schokbestendigheid, waardoor het een goede keuze is voor uw gasturbines en thermische isolatiecomponenten.
Bij het creëren van uw elektrische en isolerende componenten
-
Siliciumnitridekeramiek (Si₃N₄) biedt een hoge elektrische isolatie Door een niet-geleidende barrière te vormen, is het ideaal voor uw chipdragers en elektronische substraatsystemen. Siliciumcarbide blinkt uit in elektrische geleidbaarheid en is perfect voor toepassingen in de vermogenselektronica en gelijkrichterindustrie.
In chemische toepassingen en het maken van uw structuren
SiC is chemisch stabiel en biedt uw product beter aan corrosiebestendigheid in oxiderende omgevingen. Si3N4 is stabieler en past het beste bij processen met alkali of vocht. Beide keramieksoorten worden gebruikt voor de productie van uw pomponderdelen en klepzittingen.
Hieronder volgt een korte samenvatting van de toepassingen van siliciumcarbide versus siliciumnitride en hoe elk van deze materialen uw product bedient;
“Wij gebruiken SiC- en siliciumnitride-warmtewisselaars in onze thermische centrale, en elk daarvan vervult zijn rol voorbeeldig.”
—Shi Guihong, toponderzoeker, Ventechli Labs
Voordelen en nadelen van siliciumcarbide versus siliciumnitride
Hoe siliciumnitride uw product ten goede komt
-
Siliciumnitride geeft uw product een hogere breuktaaiheid en veel sterkte. Het zorgt er ook voor dat het bestand is tegen thermische schokken en trillingen. Bovendien fungeert Si3N4 als isolator in uw elektronica.
Leer meer over de sterkte van siliciumnitride in onze gids.
Wat zijn de zwakke punten van siliciumnitride?
-
Ondanks de sterke punten van Si3N4 biedt het uw product een lagere hardheid en thermische geleidbaarheid dan SiC. Het is ook duurder in verwerking en aanschaf, en moeilijk te bewerken.
Hoe siliciumcarbide uw toepassing ten goede komt
-
Siliciumcarbide geeft uw product een uitzonderlijke hardheid en is slijtvast. Het is ook zeer thermisch geleidend en chemisch inert. Bovendien zijn uw SiC-materialen bestand tegen corrosieve en oxiderende omstandigheden.
Leer meer over de eigenschappen en sterke punten van siliciumcarbide in onze uitgebreide gids.
Wat zijn de zwakke punten van siliciumcarbide?
-
SiC heeft uitstekende eigenschappen, maar het is brozer, kan geen plotselinge thermische schokken weerstaan en geeft uw product een lagere breuktaaiheid. Het is ook elektrisch geleidend en daarom niet ideaal voor elektrische isolatoren.
Welke moet u kiezen voor uw gebruik: siliciumcarbide versus siliciumnitride?
-
Bij de keuze tussen siliciumnitride en siliciumcarbide moet u zich richten op de prestatievereisten van uw proces. Als uw prioriteit extreme hardheid, slijtvastheid of elektrische geleidbaarheid is, kies dan voor siliciumcarbide. Maar als u prioriteit geeft aan thermische schokken, mechanische sterkte of elektrische isolatie, kies dan voor siliciumnitride.
-
Bij het kopen moet u op zoek gaan naar een betrouwbare leverancier die consistentie en kwaliteit biedt, zoals Prachtige Keramiek Groep, zodat uw producten altijd concurrerend zijn.
We gebruiken al een paar jaar Gorgeous' Si₃N₄- en SiC-materialen. De kwaliteit is consistent en helpt ons materialen te leveren die bestand zijn tegen hoge temperaturen en trillingen…
—Wu L., Inkoopmanager, Alexastech Ltd
Laatste tips en uw conclusie
Siliciumcarbide en siliciumnitride bieden uw producten beide uitstekende eigenschappen. Als u twijfelt over de juiste keuze, stem de eigenschappen dan af op uw procesvereisten, en niet alleen op de hardheid. Houd er rekening mee dat de keuze tussen SiC en Si3N4 van invloed is op de prestaties en duurzaamheid van uw product.
Neem contact op met een betrouwbare leverancier Neem vandaag nog contact op voor meer technisch advies of om een offerte aan te vragen voor uw favoriete keramiek.
We hebben beide keramieksoorten geprobeerd en ze doen het allebei goed, maar het nitride gaf betere resultaten en zorgde voor een langere levensduur, zelfs bij meerdere ovencycli…”
—Prof. Kevin Rico, materiaalanalist, Matrixprime Industries
Veelgestelde vragen over siliciumnitride versus siliciumcarbide
Welk keramiek is het beste als uw toepassing een hoge hardheid vereist?
Siliciumcarbide is beter omdat het sterke covalente bindingen bevat. Hierdoor heeft uw product een superieure hardheid en is het beter bestand tegen slijtage en beschadigingen.
Welk materiaal presteert beter, siliciumcarbide versus siliciumnitridelagers?
Siliciumnitride zorgt ervoor dat uw product een hoge breukweerstand heeft, waardoor het beter presteert in omgevingen met hoge prestaties.
Wat kun je gebruiken: silicium, SiC of Si3N4, in chemische verwerkingsinstallaties?
Beide omdat SiC goed bestand is tegen oxidatie, terwijl Si3N4 bestand is tegen alkaliën.