Roulements en céramique: zircone ou nitrure de silicium?

- Jun 17, 2020-

Paliers céramiques: zircone ou nitrure de silicium?

Il existe un certain nombre de types de roulements en céramique disponibles dans le commerce, qui offrent tous de nombreux avantages par rapport aux éléments de roulement traditionnels. Les céramiques typiques utilisées comme matériaux de roulement sont le nitrure de silicium (Si3N4) et la zircone (ZrO2).

Le nitrure de silicium est un matériau très dur mais aussi très léger. Bénéficiant d'une excellente résistance à l'eau, à l'eau salée et à de nombreux acides et alcalis, il a également une très large plage de températures et convient à une utilisation dans des applications à vide poussé. L'extrême dureté du nitrure de silicium signifie également une plus grande fragilité, donc les chocs ou les charges d'impact doivent être minimisés pour éviter le risque de fissuration.

Le nitrure de silicium a été déployé comme matériau principal dans plusieurs applications aérospatiales. En particulier, les navettes spatiales de la NASA étaient à l'origine fabriquées avec des roulements en acier dans leurs turbopompes - ce qui n'était pas une bonne combinaison lorsque la navette spatiale, et en particulier ses moteurs, ont connu d'immenses charges et températures. En raison de ces charges extrêmes, les ingénieurs de la NASA ont amélioré les roulements en équivalent nitrure de silicium, en raison de sa supériorité dans les environnements sous vide. Impressionnant, selon le rapport d'analyse de la NASA, Si3N4les roulements ont montré un gain de temps d'exécution de 40% par rapport à leurs homologues en acier.

Paliers céramiques en ZrO2, ou dioxyde de zirconium, est un matériau céramique résistant aux propriétés d'expansion très similaires à l'acier, bien qu'il soit 30% plus léger. C'est un avantage lorsque l'on considère l'arbre et le logement pour des applications à des températures plus élevées, où l'expansion du roulement pourrait signifier que l'arbre ne s'adapte plus.

Bien qu'ils soient généralement appelés ZrO2roulements, ils sont en fait en ZrO2stabilisé avec de l'oxyde d'yttrium, ce qui confère au matériau une plus grande résistance et résistance à la rupture à température ambiante. Ils sont également extrêmement résistants à l'eau, ce qui signifie qu'ils sont souvent utilisés dans des applications marines, en particulier lorsque l'équipement est entièrement immergé ou lorsque les roulements en acier traditionnels ne supportent pas la charge ou la vitesse.

Pesant si un Si3N4ou un ZrO2le roulement est la bonne option est une décision complexe, mais en règle générale, ZrO2les roulements sont plus souvent spécifiés en raison de leur extrême résistance à la corrosion et de leurs propriétés plus dures.

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