全球氮化硅轴承球“三大巨头”


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[导读]氮化硅轴承球在机械强度和电阻率方面提供了理想的结合,适用于电动汽车牵引电机。

www.188betkr.com 讯以氮化硅为代表的新一代陶瓷材料优势特点突出,是特殊环境下工作的轴承滚珠(球)的首选材料。氮化硅轴承球在机械强度和电阻率方面提供了理想的结合,适用于电动汽车牵引电机。


国瓷金盛


1984年,光洋精工和东芝正式将Si3N4陶瓷应用于轴承领域。自此,Si3N4陶瓷球逐步从实验室研发阶段走向工程应用阶段,在科研工作者和轴承制造商们的努力下,Si3N4陶瓷球批量化生产技术不断成熟,从而实现了Si3N4陶瓷球的商品化。


与进口Si3N4陶瓷球相比,国产Si3N4陶瓷球在疲劳寿命、振动值、噪声值等方面有待于改善,导致这些差距的主要原因是技术路线不同。国外Si3N4陶瓷球采用HIP制备,而国内Si3N4陶瓷球采用GPS制备。与GPS氮化硅相比,HIP氮化硅具有更好的力学性能,更高的疲劳寿命。


GPS氮化硅与HIP氮化硅性能对照表


HIP也是一种气体辅助烧结的技术,不同于GPS的是烧结过程中所施加的气体压力较大,一般为100MPa~300MPa。该方法通入气体的主要作用是促进晶粒迁移和重排,从而促进其致密化。因此,HIP所用的最高烧结温度低于GPS所用的最高烧结温度。


HIP可分为HIP后处理和包套HIP烧结。HIP后处理的主要作用是在高压和低于晶粒快速长大的温度条件下,消除经预烧结的烧结体毛坯内的闭气孔,并愈合其内部缺陷;包套HIP是指将陶瓷粉末或预成型的陶瓷素坯置于不透气的包套材料内,然后在高温高压条件下实现致密化烧结。用于Si3N4陶瓷球制备的包套HIP技术称之为玻璃包套热等静压,最早由瑞士一家名为ASEA的公司开发,后转让给美国诺顿。但至今掌握该技术的企业极少,主要该技术对设备要求高,研究难度大。


目前全球熟练掌握热等静压氮化硅陶瓷球批量化制造技术的企业有三家,分别是美国CoorsTek、日本东芝、中国中材高新。


Coors Tek


Coors Tek一直走在技术陶瓷工程与研发的前沿,并在过去的70多年中,始终是值得信赖且稳定的汽车行业供应商。作为一家垂直整合的制造企业,CoorsTek 全程掌控从粉末处理、成型、烧结、精加工到最终检验的每一个生产环节,确保产品具备最高水平的质量与性能。


1985年Coors Tek开发出首款氮化硅(Si3N4)轴承球技术并推出Cerbec?品牌以来,CoorsTek已生产并销售了数十亿颗氮化硅轴承球,广泛应用于关键任务领域,树立了高性能、高质量与供应连续性的行业标准。




除了适用于电动车电机轴应用的5/16英寸直径轴承球外,Cerbec?轴承球还提供从0.5 毫米(0.02 英寸)到50毫米(2 英寸)的多种尺寸选择。此外,CoorsTek 还提供滚子、圆锥滚子及其他滚动元件的设计和定制制造服务。


日本东芝(已被收购)


东芝集团从20世纪60年代开始着手开发氮化硅(Si3N4)陶瓷,并早在1974年就取得了氮化硅化合物的相关专利。东芝材料公司于2003年10月从东芝集团分拆出来,致力于推进氮化硅陶瓷球的研发和生产。凭借在满足高速旋转及抗电解腐蚀(应用于机床、风力发电机及轨道车辆等)轴承球领域的深厚积累,该公司占据了全球约50%的市场份额。


2025年8月,日本特殊陶业(Niterra)已完成收购东芝材料的收购,公司正式更名为Niterra Materials Co., Ltd.。目前,Niterra Materials的氮化硅因其重量轻且出色的耐磨性和耐腐蚀性而用于汽车和工业机械零件,公司材料被广泛认可,并被多家公司指定为航空发动机应用的材料。




中材高新


中材高新氮化物陶瓷有限公司隶属于全球最大的建材企业—中国建材集团,是国家级高新技术企业、国家专精特新“小巨人”企业、山东省瞪羚企业。自1978年,中材氮化物致力氮化硅陶瓷材料研究。2015年突破技术难关,实现热等静压氮化硅陶瓷轴承球批量制备,解决新能源汽车电机轴承电腐蚀问题,性能达到国际标准Ⅰ级材料水平。自2017年100吨高性能氮化硅陶瓷生产线开工建设以来,氮化物公司已量产出规格从φ0.8mm到φ101.6mm不等、精度等级G3、G5、G10、G20不等的陶瓷球。





产品批量供应全球轴承头部企业(如SKF,Schaeffler,NSK,NTN,Jtekt,MinebeaMitsumi等),开发的高导热氮化硅陶瓷基板性能达到日本同类产品。目前,中材氮化物在氮化硅陶瓷球市场占有率达 20%,在全球新材料产业占据重要地位。


来源:

中材高新官微、企业官网、Advanced Ceramics

徐欢:氮化硅陶瓷球制备技术的研究进展


(www.188betkr.com 编辑整理/空青)

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