精材科技研制出G5等级42mm直径氮化硅陶瓷球

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日前，哈尔滨精材科技有限公司研制了一批42mm直径的氮化硅Si₃N₄陶瓷球，经检测其圆度为140nm、表面粗糙度为5.6nm，达到了G5等级。前期，公司研制的42mm直径的反应烧结碳化硅RB-SiC的圆度为190nm、粗糙度为43nm，达到了G10等级。据了解，哈尔滨精材科技有限公司成立于2022年08月25日，位于黑龙江省哈尔滨市南岗区邮政街副434号哈工大科技园大厦三层315号房间，法人是胡王杰，注册资本为100万人民币。该公司致力于陶瓷球体超精密高效制造技术的自主开发，从球体成形理论、变曲率研磨盘设计、非接触球体检测装置、球体研磨装备等方面开展了一系列创新工作，形成了完整的陶瓷球体超精密制造技术体系，适用于1-100mm直径、多种硬脆材料（氮化硅Si₃N₄、碳化硅SiC、碳化硼CB4等）的球体制造，可应用于轴承滚动体、标准器、化工球阀等领域。

 氮化硅陶瓷球的制备及应用 

氮化硅(Si₃N₄)是一种由硅和氮组成的共价键化合物，1857年被发现，到1955年，其作为陶瓷材料实现了大规模生产。氮化硅陶瓷这种材料可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷的工作环境，因此，氮化硅陶瓷虽然在陶瓷中不是最硬的，韧性也不是最高的，但它具有的机械物理综合特性被认为是最佳的。如今，将这类先进陶瓷材料应用于球体制造，已成为世界高新技术开发与应用的热点和机械工业材料技术革命的标志。氮化硅陶瓷球硬度仅次于金刚石，重量只有钢材的三分之一，具有高强度、电绝缘、无磁性、高精度、轻量化、自润滑、低摩擦系数、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性，是目前综合性能最好的结构功能一体化陶瓷之一。轴承级陶瓷材料主要包括氮化硅（Si₃N₄）、氧化锆（ZrO₂）、氧化铝（Al₂O₃）等，其中Si₃N₄是目前陶瓷球轴承使用的标准材料。氮化硅陶瓷材料与高温轴承钢及其它陶瓷材料相比更具有优异的特性，主要用于数控机床、高速精密机械中。根据氮化硅陶瓷球的制造技术，分为热等静压烧结制备（HIP）和气氛压力烧结制备（GPS）)，通常采用HIP工艺为高端陶瓷球，可达到ASTM F2094-2011标准中Ⅰ、Ⅱ级；采用GPS工艺为中低端陶瓷球，可达到ASTM F2094-2011标准中Ⅲ级。目前，国产氮化硅陶瓷球在硬度、断裂韧性等力学性能上与国外的氮化硅陶瓷球相比还有一定的差距，其制备技术是制约我国向高端发展的一大关键。国外高性能氮化硅陶瓷球一般采用热等静压（HIP）工艺制备，虽然制得的陶瓷球性能优异，但成本较高，并不适用于工业化的大规模生产。

高端氮化硅陶瓷球，具备长寿命、高可靠性，目前仅有美国Coorstek和日本Toshiba能够实现大规模批量化生产，占全球高端陶瓷球市场近100%。

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