窒化ケイ素セラミックス: この「実用的な大国」は、今日の産業シナリオでどのように価値をもたらしますか？

私は。窒化ケイ素セラミックが極端な産業環境に耐えられるのはなぜですか？

現在の産業分野における極限環境に対処するための「高性能材料」として、 窒化ケイ素セラミック 高密度で安定した三次元共有結合構造を特徴としています。この微細構造特性は、明確な産業試験結果と実際の応用シナリオによってそれぞれサポートされる 3 つの実用的な利点—耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐食性—に直接変換されます。

耐摩耗性の点では、窒化ケイ素セラミックは従来の工具鋼よりも大幅に高い硬度を誇ります。機械部品試験では、同じ作業条件下で連続運転した後、窒化ケイ素セラミックベアリングボールの摩耗損失は鋼球の摩耗損失よりもはるかに低く、耐摩耗性が大幅に向上します。たとえば、繊維産業では、従来の鋼で作られた紡績機のローラーは繊維の摩擦により摩耗しやすく、糸の厚さが不均一になり、3 か月ごとの交換が必要になります。対照的に、窒化ケイ素セラミックローラーの摩耗ははるかに遅く、交換サイクルは 2 年に延長されます。これにより、部品交換のダウンタイムが短縮されるだけでなく（以前は各交換に 4 時間のダウンタイムが必要でしたが、現在は年間 16 時間短縮されています）、糸欠陥率も 3% から 0。5% に低下します。

セラミック切削工具の分野では、窒化ケイ素セラミック工具ビットを備えた CNC 旋盤は、Ra – 0。8 μm の表面粗さを達成しながら、硬化鋼を直接切断できます（アニーリングの必要はなく、プロセスには通常バッチあたり 4≤6 時間かかります）。さらに、窒化ケイ素セラミック工具ビットの耐用年数は従来の超硬合金工具ビットの耐用年数の 3–5 倍長く、部品の単一バッチの処理効率が 40% 以上向上します。

熱性能に関しては、窒化ケイ素セラミックは通常の炭素鋼よりも熱膨張係数がはるかに低く、急激な温度変化を受けた場合の体積変形が最小限であることを意味します。工業用熱衝撃試験により、窒化ケイ素セラミックサンプルを 1000°C の高温環境から採取し、すぐに 20°C の水浴に浸漬すると、50 サイクル後でも亀裂がなく損傷がなく、圧縮強度が 3% しか低下しないことが示されています。同じ試験条件下で、アルミナ セラミック サンプルは 15 サイクル後に明らかな亀裂が発生し、圧縮強度が 25% 低下します。

この特性により、窒化ケイ素セラミックは高温作業条件に優れています。例えば、冶金産業の連続鋳造装置では、窒化ケイ素セラミック製の金型ライナーは、冷却水と頻繁に接触しながら、溶鋼の高温(800–900°C）に長期間耐えることができます。耐用年数は従来の銅合金ライナーの 6–8 倍長く、機器のメンテナンス サイクルが 1 か月から 6 か月に延長されます。

化学的安定性の観点から見ると、窒化ケイ素セラミックは、高濃度フッ化水素酸との反応を除いて、ほとんどの無機酸および低濃度アルカリに対して優れた耐性を示します。化学産業で実施された腐食試験では、50°C の 20% 硫酸溶液に連続 30 日間浸漬した窒化ケイ素セラミック試験片の重量損失率はわずか 0。02% で、表面に明らかな腐食跡は見られませんでした。対照的に、同じ条件下での 304 個のステンレス鋼試験片の重量損失率は 1。5% で、明らかな錆がありました。

電気めっき業界では、窒化ケイ素セラミックで作られた電気めっきタンクライナーは、硫酸や塩酸などの電気めっき溶液との長期接触に漏れなく耐えることができます（通常、年に 2–3 回漏れる従来の PVC ライナーによくある問題です）。窒化ケイ素セラミックライナーの耐用年数は 1 年から 5 年に延長され、電気めっき溶液の漏れ（各漏れには取り扱いのために 1–2 日間の生産停止が必要です）や環境汚染によって引き起こされる生産事故が軽減されます。

さらに、窒化ケイ素セラミックは高温環境でも優れた絶縁特性を維持します。1200°C では、体積抵抗率は 10¹²–10¹³ Ω·cm の間に留まります。これは、従来のアルミナ セラミックス (1200⁴–C での体積抵抗率は約 10⁵ Ω·cm）の 10⁸10° 倍です。このため、高温電気炉の絶縁ブラケットや航空宇宙機器の高温ワイヤ絶縁スリーブなど、高温絶縁シナリオに最適です。

II。現在、窒化ケイ素セラミックスはどの主要分野に適用されていますか？

窒化ケイ素セラミックは、その「多性能適応性」を活用して、機械製造、医療機器、化学工学およびエネルギー、通信などの主要分野に広く応用されています。各分野には特定の応用シナリオと実用的な利点があり、従来の材料が克服するのに苦労している生産上の課題に効果的に対処します。

(1)機械製造:自動車機械から農業機械への精密アップグレード

機械製造では、一般的なセラミック切削工具を超えて、窒化ケイ素セラミックが高精度で耐摩耗性のあるコアコンポーネントに広く使用されています。自動車エンジンでは、窒化ケイ素セラミック プランジャー シャフトがディーゼル エンジンの高圧コモンレール システムで使用されます。表面粗さ Ra ≤ 0。1 μm、寸法公差 ±0。001 mm で、従来のステンレス鋼プランジャー シャフト（燃料の種類によって異なります）よりも 4–25 倍優れた燃料耐食性を提供します。10,000 時間の連続エンジン運転後、窒化ケイ素セラミック プランジャー シャフトの摩耗損失はステンレス鋼の 1/10 にすぎず、高圧コモンレール システムの故障率が 3% から 0。5% に減少し、エンジンの燃費が向上します。5% (100 km あたり 0。3 L のディーゼルを節約）。

農業機械では、窒化ケイ素セラミックで作られたプランターの種子計量装置用の歯車は、土壌の摩耗や農薬の腐食に対して強い耐性を示します。従来の鋼製歯車は、農地の作業で使用される場合、土壌中の砂によってすぐに摩耗し、残留農薬によって腐食するため、通常は 3 か月ごとに交換する必要があります（摩耗損失は ≥ 0。2 mm で、播種誤差は ≥ 5% になります）。対照的に、窒化ケイ素セラミックギアは、摩耗損失 ≤ 0。03 mm、播種誤差を 1% 以内に制御しながら 1 年以上継続的に使用できるため、安定した播種精度が確保され、再播種の必要性が軽減されます。

精密工作機械では、窒化ケイ素セラミック位置決めピンが CNC マシニング センターでのワークピースの位置決めに使用されます。繰り返し位置決め精度 ±0。0005 mm（精度 ±0。002 mm の鋼製位置決めピンの 4 倍）により、高周波位置決め (1 日あたり 1,000 位置決めサイクル）下でも長い耐用年数を維持します メンテナンスサイクルを 6 か月から 3 年に延長し、部品交換のための機械のダウンタイムを年間 12 時間から 2 時間に短縮します。これにより、1 台の工作機械で毎年約 500 個以上の部品を処理できるようになります。

(2)医療機器:歯科から眼科への安全性向上

医療機器の分野では、窒化ケイ素セラミックは「高い硬度、無毒性、体液腐食に対する耐性」により、低侵襲器具や歯科用ツールに理想的な材料となっています 歯科治療では、歯科用ドリル用の窒化ケイ素セラミックベアリングボールは、さまざまなドリル速度に合わせてさまざまなサイズ (1 mm、1。5 mm、2。381 mm）で入手できます。これらのセラミックボールは超精密研磨を受け、真円度誤差 ≤ 0。5 μm を達成します。歯科用ドリルに組み立てると、金属イオンを放出することなく超高速（最大 450,000 rpm）で動作できます（従来のステンレス鋼ベアリング ボールではよくある問題で、10%–患者の 15%) でアレルギーを引き起こす可能性があります）。体液や洗浄剤と長期間接触した後。

臨床データによると、窒化ケイ素セラミックベアリングボールを搭載した歯科用ドリルの耐用年数は従来のドリルの 3 倍長く、歯科医院の器具交換コストが 67% 削減されます。さらに、動作安定性の向上により、患者の振動不快感が 30% 軽減されます（振動振幅は 0。1 mm から 0。07 mm に減少）。

眼科手術では、窒化ケイ素セラミックで作られた白内障手術用の超音波乳化吸引術針の先端直径はわずか 0。8 mm です。高い硬度と滑らかな表面（表面粗さ Ra ≤ 0。02 μm）により、眼内組織を引っ掻くことなくレンズを正確に分解できます。従来のチタン合金針と比較して、窒化ケイ素セラミック針は組織の引っかき傷率を 2% から 0。3% に低減し、外科的切開サイズを 3 mm から 2。2 mm に最小限に抑え、術後の回復時間を 1–2 日短縮します。視力が0。8以上に回復した患者の割合は15%増加しました。

整形外科手術では、窒化ケイ素セラミックで作られた低侵襲椎弓根スクリュー ガイドは硬度が高く、CT や MRI 画像を妨げません（画像を不明瞭にするアーティファクトを引き起こす従来の金属ガイドとは異なります）。これにより、医師は画像機器を通じてガイドの位置をリアルタイムで確認できるようになり、手術位置誤差が ±1 mm から ±0。3 mm に減少し、手術合併症（神経損傷やネジの位置ずれなど）の発生率が 25% 減少します。

(3)化学工学とエネルギー:石炭化学から石油採掘への耐用年数の向上

化学工学とエネルギー分野は、の中核的な応用分野です 窒化ケイ素セラミック 、 その「耐食性と耐高温性」は、従来の材料の短い耐用年数と高いメンテナンスコストの問題に効果的に対処します。石炭化学産業では、ガス化装置は石炭を合成ガスに変換するための中核装置であり、そのライナーは 1300°C の高温や硫化水素（H₂S）などのガスによる腐食に長期間耐える必要があります。

以前は、このシナリオで使用されたクロム鋼ライナーの平均耐用年数はわずか 1 年で、交換には 20 日間のダウンタイムが必要で、1 ユニットあたり 500 万元を超えるメンテナンス費用が発生しました。窒化ケイ素セラミックライナー（耐食性を高めるため厚さ10μmの耐浸透性コーティングを施したもの）に切り替えた後、耐用年数が5年以上延長され、それに応じてメンテナンスサイクルも延長されます。これにより、単一のガス化装置の年間ダウンタイムが 4 日短縮され、毎年 80 万元のメンテナンス費用が節約されます。

石油採掘業界では、窒化ケイ素セラミックで作られたダウンホールロギング機器のハウジングは、深井戸の高温 (150°C 以上）および塩水腐食（塩水塩分含有量 ≥ 20%) に耐えることができます。従来の金属ハウジング（例:316 ステンレス鋼）は、使用後 6 か月後に漏れが発生することが多く、機器の故障を引き起こします（故障率は年間約 15%)。対照的に、窒化ケイ素セラミックハウジングは、故障率が 1% 未満で 2 年以上安定して動作できるため、ロギングデータの継続性が確保され、再実行操作の必要性が軽減されます（各再実行コストは 30,000–50,000 元）。

アルミニウム電解産業では、電解槽の側壁は 950°C での溶融電解質による腐食に耐えなければなりません。従来のカーボン側壁の平均耐用年数はわずか 2 年で、電解質の漏れが発生しやすいです（年間 1–2 回の漏れがあり、取り扱いにはそれぞれ 3 日間の生産停止が必要です）。窒化ケイ素セラミック側壁を採用すると、溶融電解質に対する耐食性が 3 倍になり、耐用年数が 2 年から 8 年に延長されます。また、窒化ケイ素セラミックの熱伝導率（約15W/m・K）は炭素材料（約50W/m・K）の30% に過ぎず、電解槽からの熱損失を減らし、アルミニウム電解の単位エネルギー消費量を3% 削減します（アルミニウム1トン当たり150kWhの電力を節約）。単一の電解槽により、毎年約 120,000 元の電気代が節約されます。

(4)5G通信:基地局から車両搭載システムへの性能向上

5G通信の分野では、窒化ケイ素セラミックは「誘電率が低く、損失が少なく、耐高温性」があるため、基地局のレドームやレーダーカバーの重要な材料となっている 5G 基地局のレドームは、風、雨、高温、紫外線などの過酷な屋外条件に耐えながら、信号の透過を確保する必要があります。

従来のグラスファイバーレドームの誘電率は約 5。5、信号透過損失は約 3 dB です。対照的に、多孔質窒化ケイ素セラミック（調整可能な細孔サイズ 10–50 μm、多孔度 30%–50%) は誘電率が 3。8–4。5 で、信号透過損失が 1。5 dB 未満に減少し、信号カバレッジ半径が 500 メートルから 575 メートルに拡張されます (15% 改善）。

さらに、多孔質窒化ケイ素セラミックは最大 1200°C の温度に耐えることができ、高温領域でも経年劣化することなく形状と性能を維持します（夏には表面温度が 60°C に達します）。グラスファイバー製レドームと比較して耐用年数が 2 倍になり (5 年から 10 年に延長）、基地局レドームの交換コストが 50% 削減されます。

海洋通信基地局では、窒化ケイ素セラミックレドームは海水塩による腐食に耐えることができます（海水中の塩化物イオン濃度は約 19,000 mg/L）。従来のグラスファイバー製レドームは通常、2 年間の海洋使用後に表面の老化と剥離（剥離面積 ≥ 10%) を示し、早期の交換が必要です。対照的に、窒化ケイ素セラミックレドームは明らかな腐食なく5年以上使用できるため、メンテナンス頻度が減り(2年に1回から5年に1回に）、メンテナンスあたりの人件費が約2万元節約されます。

車載レーダー システムでは、窒化ケイ素セラミック レーダー カバーは広い温度範囲 (-40°C から 125°C）で動作できます。ミリ波レーダー (77 GHz 周波数帯域）のテストでは、誘電損失正接（tanδ）は ≤ 0。002 であり、従来のプラスチック レーダー カバー（tanδ ≈ 0。01) よりもはるかに低くなります。これにより、レーダー探知距離が 150 メートルから 180 メートルに増加し (20% 改善）、悪天候（雨、霧）での探知安定性が 30% 向上し（探知誤差が ±5 メートルから ±3。5 メートルに減少）、車両が障害物を事前に特定し、運転の安全性が向上します。

III。既存の低コスト調製技術は窒化ケイ素セラミックの普及をどのように促進しますか？

以前は、窒化ケイ素セラミックの用途は、原材料コストの高さ、エネルギー消費量の多さ、製造プロセスの複雑さによって制限されていました。現在、さまざまな成熟した低コストの調製技術が工業化されており、製品の性能を確保しながらプロセス全体（原材料から成形、焼結まで）のコストを削減しています。これにより、窒化ケイ素セラミックの大規模応用がより多くの分野で促進され、各技術は明確な応用効果と事例によってサポートされています。

(1)3Dプリント燃焼合成:複雑な構造に対する低コストのソリューション

燃焼合成と組み合わせた 3D プリンティングは、近年の窒化ケイ素セラミックのコスト削減を推進する中核技術の 1 つであり、「低コストの原材料、低エネルギー消費、カスタマイズ可能な複雑な構造」などの利点を提供します

従来の窒化ケイ素セラミック製造では、高純度の窒化ケイ素粉末（純度 99。9%、価格約 800 元/kg）が使用され、高温炉(1800–1900°C）での焼結が必要となるため、エネルギー消費量が多くなります（製品 1 トンあたり約 5000 kWh）。対照的に、3Dプリント燃焼合成技術では、通常の工業グレードのシリコン粉末（純度98%、価格約50元/kg）を原料として使用します。まず、選択的レーザー焼結（SLS）3D プリンティング技術を使用して、シリコン粉末を所望の形状の緑色の本体に印刷します（印刷精度は ±0。1 mm）。次いで、緑色の本体を密閉反応器に入れ、窒素ガス（純度99。9%)を導入する。緑色体をシリコンの発火点（約 1450°C）まで電気的に加熱することにより、シリコン粉末は窒素と自発的に反応して窒化シリコンを形成します（反応式: 3Si 2N₂= Si₃N₄)。反応によって放出される熱はその後の反応を維持し、継続的な外部高温加熱の必要性を排除し、「ほぼゼロのエネルギー消費焼結」（エネルギー消費量は製品 1 トンあたり 1000 kWh 未満に削減）を達成します。

この技術の原材料コストは従来のプロセスのわずか 6。25% であり、焼結エネルギー消費は 80% 以上削減されます。さらに、3D プリンティング技術により、複雑な多孔質構造や特殊な形状を持つシリコン窒化物セラミック製品を、その後の処理なしで直接製造できるようになり（従来のプロセスでは複数の切断および研削ステップが必要となり、材料損失率が約 20% になります）、材料使用率が 95% 以上に増加します。

たとえば、この技術を使用して多孔質窒化ケイ素セラミック フィルター コアを製造する企業は、細孔径均一性誤差 ≤ 5% を達成し、生産サイクルを 15 日（従来のプロセス）から 3 日に短縮し、製品認定率を 85 から増加させます。%から98%まで。単一フィルターコアの生産コストは200元から80元に削減されます。廃水処理装置では、これらの 3D プリントされた多孔質セラミック フィルター コアは、廃水中の不純物を効率的に濾過し（最大 1 μm の濾過精度で）、酸塩基腐食に耐えることができます（pH 範囲 2–12 の廃水に適しています）。耐用年数は従来のプラスチックフィルターコアの3倍(6か月から18か月に延長）で、交換コストも低くなります。これらは多くの中小規模の下水処理プラントで推進および使用されており、濾過システムのメンテナンスコストを 40% 削減するのに役立っています。

(2)ゲル鋳造金属鋳型のリサイクル:鋳型コストの大幅な削減

ゲル鋳造と金型リサイクル技術の組み合わせにより、2 つの側面 —「金型コスト」と「成形効率」— からコストが削減され、従来のゲル鋳造プロセスで金型を 1 回だけ使用することによって生じる高コストの問題が解決されます。

従来のゲル鋳造プロセスでは主に樹脂金型が使用されますが、廃棄されるまで 1–2 回しか使用できません（樹脂は成形中の硬化収縮により亀裂が発生しやすいです）。複雑な形状の窒化ケイ素セラミック製品（特殊形状のベアリングスリーブなど）の場合、樹脂金型1個あたりのコストは約5,000元で、金型製造サイクルには7日かかり、製造コストが大幅に増加します。

対照的に、ゲル鋳造金型のリサイクル技術では、低温可融性合金（ビスマス錫合金など、融点が約 100–150°C）を使用して金型を作成します。これらの合金金型は 50–100 回再利用でき、金型コストを償却した後、製品のバッチあたりの金型コストは 5,000 元から 50–100 元に削減され、90% 以上削減されます。

具体的なプロセスフローは次のとおりです。まず、低温可融性合金を加熱して溶融し、次にスチールマスター金型（長期間使用可能）に注ぎ、冷却して合金金型を形成します。次に、窒化ケイ素セラミックスラリー（窒化ケイ素粉末、結合剤、水から構成され、固形分約60%)を合金型に注入し、60–80°Cで2–3時間インキュベートしてゲル化し、固化します。スラリーを緑色の体にします。最後に、グリーンボディの合金鋳型を100–150°Cに加熱して合金鋳型を再溶解し（合金回収率は95% 以上）、同時にセラミックグリーンボディを取り出します（グリーンボディの相対密度は約55% で、その後の焼結後は相対密度が98% 以上に達することがあります）。

この技術により、金型コストが削減されるだけでなく、金型製造サイクルが 7 日から 1 日に短縮され、グリーンボディ成形効率が 6 倍に向上します。この技術を使用して窒化ケイ素セラミックプランジャーシャフトを製造するセラミック企業は、月間生産能力を500個から3,000個に増やし、製品あたりの金型コストを10元から0。2元に削減し、総合製品コストを18%削減しました。現在、この企業が製造するセラミック プランジャー シャフトは多くの自動車エンジン メーカーにバッチで供給されており、従来のステンレス鋼プランジャー シャフトを置き換え、自動車メーカーがエンジン高圧コモンレール システムの故障率を 3% から 0。3% に下げるのに役立っています。毎年約 1,000 万元のアフターセールス メンテナンス コストを節約します。

(3)ドライプレスプロセス:大量生産のための効率的な選択

ドライプレスプロセスは「プロセスの簡素化と省エネ」によりコスト削減を実現し、シンプルな形状（ベアリングボールやブッシュなど）の窒化ケイ素セラミック製品の大量生産に特に適しています。これは現在、セラミックベアリングやシールなどの標準化された製品の主流の準備プロセスです。

従来の湿式プレスプロセスでは、窒化ケイ素粉末を多量の水（または有機溶媒）と混合してスラリー（固形分約 40%–50%) を作り、その後成形、乾燥 (80–120°C で 24 時間持続）、および脱結合 (600–800°C で 10 時間持続）を行う必要があります。このプロセスは面倒でエネルギーを大量に消費し、乾燥中に緑色の本体が割れやすく（割れ率は約 5% –8%)、製品の認定率に影響を与えます。

対照的に、ドライプレスプロセスでは窒化ケイ素粉末を直接使用します（ポリビニルアルコールなどの固体結合剤を粉末質量のわずか 2%–3% の比率で少量添加します）。混合物を高速ミキサー (1,500 – 2,000 rpm で回転）で 1–2 時間ブレンドして、バインダーが粉末表面を均一にコーティングし、流動性の高い粉末を形成します。次に、粉末をドライプレス用のプレス機に供給し（成形圧力は通常 20–50 MPa、製品の形状に応じて調整）、均一な密度の緑色体を形成します（緑色体の相対密度は約 60%–65%)。1つのステップで。

このプロセスにより、乾燥と脱結合のステップが完全に排除され、生産サイクルが 48 時間（従来の湿式プロセス）から 8 時間に短縮され—30% 以上削減されます。同時に、乾燥や脱バインディングのための加熱が不要なため、製品1トンあたりのエネルギー消費量が500kWhから100kWhに削減され、80%削減されます。

さらに、ドライプレスプロセスでは廃水や廃ガスの排出がなく（ウェットプレスプロセスではバインダーを含む廃水の処理が必要です）、「ゼロカーボン排出」を達成し、環境保護の生産要件を満たします。ドライプレスプロセスを使用して窒化ケイ素セラミックベアリングボール（直径5–20mm）を製造するベアリング企業は、金型の設計とプレスパラメータを最適化し、グリーンボディの亀裂速度を0。5%未満に制御し、製品の認定率を88%から引き上げました。（湿式プロセス）から 99% まで。年間生産能力は10万個から30万個に増加し、製品当たりのエネルギーコストは5元から1元に減少し、廃水処理の必要がないため企業は毎年20万元の環境処理コストを節約しました。

これらのセラミックベアリングボールは、高級工作機械のスピンドルに適用されています。スチールベアリングボールと比較して、スピンドル動作中の摩擦発熱を低減し（摩擦係数が0。0015から0。001に低減）、スピンドル速度を15%向上させ(8,000rpmから9,200rpmに）、より安定した加工精度を確保します（加工誤差が±0。002mmから±0。001mmに低減）。

(4)原材料の革新:モナザイトが希土類酸化物の代替となる

原材料の革新は、窒化ケイ素セラミックのコスト削減に重要なサポートを提供し、その中で「焼結助剤として希土類酸化物の代わりにモナザイトを使用する」技術が工業化されています。

窒化ケイ素セラミックの従来の焼結プロセスでは、焼結助剤として希土類酸化物（Y₂O₃やLa₂O₃など）が添加され、焼結温度が下がり(2,000°C以上から約1,800°Cまで）、結晶粒の成長が促進され、緻密なセラミック構造が形成されます。しかし、これらの高純度希土類酸化物は高価であり（Y₂O₃は約2,000元/kg、La₂O₃は約1,500元/kg）、添加量は通常5%–10%（質量比）で、総原材料コストの60%以上を占め、製品価格を大幅に上昇させます。

モナザイトは天然の希土類鉱物で、主に CeO₂、La₂O₃、Nd₂O₃ などの複数の希土類酸化物で構成されています。選鉱、酸浸出、抽出精製後、希土類酸化物の総純度は 95% 以上に達し、価格はわずか約 100 元/kg で、単一の高純度希土類酸化物よりもはるかに低くなります。さらに重要なのは、モナザイトに含まれる複数の希土類酸化物には相乗効果—CeO₂があり、焼結の初期段階で緻密化を促進し、La₂O₃は過剰な粒成長を抑制し、Nd₂O₃はセラミックの破壊靭性を向上させ—その結果、単一の希土類酸化物よりも優れた総合的な焼結効果が得られることです。

実験データによれば、5%（質量比）のモナザイトを添加した窒化ケイ素セラミックの場合、焼結温度を1,800°C（従来のプロセス）から1,600°Cに下げることができ、焼結時間を4時間から2時間に短縮し、エネルギー消費を25%削減できます。同時に、製造された窒化ケイ素セラミックの曲げ強度は850 MPaに達し、破壊靭性は7。5 MPa·m¹/²に達し、これは希土類酸化物を添加した製品（曲げ強度800–850 MPa、破壊靭性7–7。5 MPa·m¹/²)に匹敵し、産業用途の要件を完全に満たしています。

モナザイトを焼結助剤として採用したセラミック材料企業は、原材料コストを 12,000 元/トンから 6,000 元/トンに削減し、50% 削減しました。一方、焼結温度の低下により、焼結炉の耐用年数が5年から8年に延長され、機器の減価償却費が37。5%削減されました。この企業が製造する低コストの窒化ケイ素セラミックライニングレンガ（寸法 200 mm × 100 mm × 50 mm）は、従来の高アルミナライニングレンガに代わって、化学反応ケトルの内壁にバッチで供給されています。耐用年数が 2 年から 4 年に延長され、化学企業は反応ケトルのメンテナンス サイクルを 2 倍にし、ケトル 1 台あたりの年間メンテナンス コストを 300,000 元節約できます。

IV。窒化ケイ素セラミックスを使用する際に注意すべきメンテナンスと保護のポイントは何ですか？

窒化ケイ素セラミックは優れた性能を備えていますが、実際の使用における科学的なメンテナンスと保護により、耐用年数がさらに延長され、不適切な操作による損傷が回避され、アプリケーションの費用対効果が向上します—特に機器のメンテナンス担当者や最前線のオペレーターにとって重要です。

(1)毎日の清掃:表面の損傷や性能の低下を避ける

窒化ケイ素セラミックの表面に油、粉塵、腐食性媒体などの不純物が付着すると、長期間の蓄積により耐摩耗性、シール性能、断熱性能に影響します。アプリケーションシナリオに応じて適切な洗浄方法を選択する必要があります。

機械装置のセラミック部品（ベアリング、プランジャー シャフト、位置決めピンなど）の場合、まず圧縮空気（圧力 0。4–0。6 MPa）を使用して表面の粉塵を吹き飛ばし、次に柔らかい布またはスポンジで軽く拭く必要があります。中性洗浄剤（工業用アルコールや 5%–10% 中性洗剤溶液など）に浸します。セラミック表面の傷を防ぐために、スチールウール、サンドペーパー、硬質スクレーパーなどの硬質工具は避けるべきです—表面の傷は高密度構造を損傷し、耐摩耗性を低下させ（摩耗率が 2–3 倍増加する可能性があります）、シールシナリオで漏れを引き起こします。

医療機器のセラミック部品（歯科用ドリルベアリングボールや手術針など）の場合、厳格な滅菌洗浄手順に従う必要があります。まず、表面を脱イオン水で洗い流して血液や組織の残留物を除去し、次に高温高圧滅菌器で滅菌します。-圧力滅菌器 (121°C、0。1 MPa 蒸気）を 30 分間加熱します。滅菌後は、手の接触による汚染を避けるために滅菌ピンセットでコンポーネントを取り外す必要があり、セラミックコンポーネントの欠けや亀裂を避けるために金属器具（外科用鉗子やトレイなど）との衝突を防ぐ必要があります（チップは使用中に応力集中を引き起こし、破損につながる可能性があります）。

化学機器のセラミックライニングやパイプラインの場合、媒体の輸送を停止し、機器を室温まで冷却した後（高温洗浄による熱衝撃による損傷を避けるため）、洗浄を行う必要があります。高圧ウォーターガン（水温 20–40°C、圧力 1–2 MPa）を使用して、内壁に取り付けられたスケールや不純物を洗い流すことができます。厚いスケールの場合、弱酸洗浄剤 (5% クエン酸溶液など）を使用して、すすぐ前に 1–2 時間浸漬できます。セラミック表面の腐食を防ぐために、強力な腐食性洗浄剤（濃塩酸や濃硝酸など）は禁止されています。

(2)設置と組み立て:制御応力とフィッティング精度

窒化ケイ素セラミックは硬度が高いですが、脆性が比較的高く（破壊靱性は約 7–8 MPa・m¹/² で、150 MPa・m¹/² を超える鋼よりもはるかに低いです）。設置および組み立て中の応力が不適切であったり、取り付け精度が不十分であったりすると、亀裂や破損が発生する可能性があります。以下の点に注意する必要があります:

硬い衝撃を避ける: セラミック部品の取り付け中は、ハンマーやレンチなどの工具による直接タッピングは禁止されています。補助的な取り付けには、特別なソフトツール（ゴムハンマーや銅スリーブなど）またはガイドツールを使用する必要があります。例えば、セラミック位置決めピンを取り付ける場合は、まず少量の潤滑グリース（二硫化モリブデングリースなど）を取り付け穴に塗布し、次に特殊な圧力ヘッドでゆっくりと押し込み（送り速度≤5 mm/s）、押し込み力を1/以下に制御する必要がありますセラミックの圧縮強度の 3（通常は ≤ 200 MPa）により、過剰な押出による位置決めピンの破損を防ぎます。

制御フィッティングクリアランス: セラミックコンポーネントと金属コンポーネント間のフィッティングクリアランスは、通常、トランジションフィットまたは小さなクリアランスフィット（クリアランス 0。005–0。01 mm）を使用して、アプリケーションシナリオに従って設計する必要があります。干渉嵌合は避けるべきです—干渉によりセラミック部品が長期的な圧縮応力を受け、微小亀裂が発生しやすくなります。たとえば、セラミックベアリングとシャフトの間の嵌合の場合、締り嵌めにより高速動作中の熱膨張による応力集中が発生し、ベアリングの破損につながる可能性があります。過剰なクリアランスは動作中の振動の増加を引き起こし、精度に影響を与えます。

弾性クランプ設計: 固定する必要があるセラミック コンポーネント（セラミック ツール ビットやセンサー ハウジングなど）の場合、剛性クランプの代わりに弾性クランプ構造を採用する必要があります。たとえば、セラミック ツール ビットとツール ホルダー間の接続では、スプリング コレットまたは弾性拡張スリーブを使用してクランプし、弾性要素の変形を使用してクランプ力を吸収し、過度の局所応力によるツール ビットの欠けを防ぐことができます。従来のボルト剛性クランプはツール ビットに亀裂を生じやすく、耐用年数が短くなります。

(3)作業条件の適応:性能限界を超えないようにする

窒化ケイ素セラミックには明らかな性能限界があります。労働条件でこれらの制限を超えると、パフォーマンスの急速な低下や損傷につながるため、実際のシナリオに応じて適切な適応が必要になります

温度制御: 窒化ケイ素セラミックの長期使用温度は通常 1,400°C 以下で、短期高温限界は約 1,600°C です。超高温環境 (1,600°C 以上）で長期間使用すると、粒子の成長と構造の緩みが生じ、強度の低下につながります (1,600°C で 10 時間保持すると、曲げ強度が 30% 以上低下する可能性があります）。したがって、冶金やガラス製造などの超高温シナリオでは、セラミック部品に断熱コーティング（厚さ 50–100 μm のジルコニア コーティングなど）または冷却システム（水冷ジャケットなど）を使用して、セラミックの表面温度を 1,200°C 未満に制御する必要があります。

腐食防止: 窒化ケイ素セラミックの耐食性範囲を明確に特定する必要があります—フッ化水素酸（濃度 ≥ 10%) と濃リン酸（濃度 ≥ 85%) を除くほとんどの無機酸、アルカリ、塩溶液に耐性があります。ただし、強く酸化する媒体（濃硝酸と過酸化水素の混合物など）では酸化腐食を受ける可能性があります。したがって、化学シナリオでは、まず媒体の組成を確認する必要があります。フッ化水素酸または強い酸化性媒体が存在する場合は、代わりに他の耐食性材料（ポリテトラフルオロエチレンやハステロイなど）を使用する必要があります。媒体の腐食性が弱い場合（硫酸 20%、水酸化ナトリウム 10% など）、セラミック表面に防食コーティング（アルミナ コーティングなど）をスプレーして、保護をさらに向上させることができます。

衝撃荷重回避: 窒化ケイ素セラミックは耐衝撃性が低く（衝撃靭性は約 2–3 kJ/m²、50 kJ/m² を超える鋼よりもはるかに低い）、衝撃が激しいシナリオ（鉱山破砕機や鍛造装置など）には適していません。衝撃のあるシナリオ（振動スクリーン用のセラミックふるい板など）で使用する必要がある場合は、セラミック部品と機器フレームの間に緩衝層（厚さ5–10 mmのゴムやポリウレタンエラストマーなど）を追加して、衝撃エネルギーの一部を吸収する必要があります（これにより、衝撃荷重を40%–60%削減できます）高周波衝撃によるセラミックの疲労損傷を防ぎます。

(4)定期点検:状態を監視し、適時に取り扱う

毎日の洗浄と設置保護に加えて、窒化ケイ素セラミック部品の定期的なメンテナンス検査は、潜在的な問題をタイムリーに検出し、故障の拡大を防ぐのに役立ちます。さまざまなアプリケーション シナリオにおけるコンポーネントの検査頻度、方法、および判断基準は、特定の用途に応じて調整する必要があります

1。機械回転部品（ベアリング、プランジャーシャフト、位置決めピン）

3か月ごとに包括的な検査を行うことをお勧めします。検査前に、コンポーネントが固定されていることを確認するために、機器を停止して電源を切る必要があります。目視検査では、10–20 倍の拡大鏡で表面の傷やひび割れがないか確認することに加えて、きれいな柔らかい布を使用して表面を拭き、金属の摩耗の破片がないか確認する必要があります—破片が存在する場合、一致する金属の摩耗を示している可能性があります。コンポーネントも検査する必要があります。プランジャーシャフトなどのシールコンポーネントの場合、シール面にへこみがないかチェックすることに特別な注意を払う必要があります。へこみの深さが 0。05 mm を超えると、シール性能に影響します。

性能試験では、振動検出器を部品表面（ベアリング外輪など）に密着させ、さまざまな速度（低速から定格速度まで、500 rpm 間隔）で振動値を記録する必要があります。振動値が一定の速度（例えば、0。08 mm/sから0。25 mm/s）で突然増加した場合、過度のフィッティングクリアランスまたは潤滑グリースの故障を示している可能性があり、分解と検査が必要です。温度測定は接触温度計で実行する必要があります； コンポーネントが1 時間動作した後、その表面温度を測定します。温度上昇が 30°C を超える場合（例: 周囲温度が 25°C のときに部品温度が 55°C を超える場合）、潤滑不足（ベアリングの内部空間の 1/3 未満のグリース量）または異物の詰まりがないか確認してください。

傷の深さが 0。1 mm を超える場合、または振動値が継続的に 0。2 mm/s を超える場合は、まだ動作している場合でもコンポーネントを速やかに交換する必要があります—使用を続けると傷が広がり、コンポーネントの破損やその後の他の機器部品の損傷につながる可能性がありますたとえば、破損したセラミックベアリングはスピンドルの摩耗を引き起こし、修理コストが数倍増加する可能性があります）。

2。化学機器コンポーネント（ライニング、パイプ、バルブ）

検査は6か月ごとに実施する必要があります。検査前に、機器から媒体を排出し、残留媒体が検査ツールを腐食するのを防ぐためにパイプを窒素でパージします。壁厚テストの場合は、超音波厚さ計を使用してコンポーネント上の複数の点（ジョイントやベンドなどの摩耗しやすい領域を含む、平方メートルあたり 5 つの測定点）を測定し、その平均値を現在の壁厚として取得します。いずれかの測定点での摩耗損失が元の厚さの 10% を超える場合（例: 元の厚さが 10 mm の場合、現在の厚さは 9 mm 未満）、摩耗領域が応力集中点となり、圧力によって破裂する可能性があるため、コンポーネントを事前に交換する必要があります。

接合部のシール検査には 2 つのステップが含まれます。まず、ガスケットの変形や経年劣化（フッ素ゴム ガスケットの亀裂や硬化など）を目視検査し、次に密封領域に石鹸水（濃度 5%) を塗布し、0。2 MPa の圧縮空気を注入します。気泡の形成を観察してください—1 分間気泡がない場合は、適格なシールを示します。気泡が存在する場合は、シール構造を分解し、ガスケットを交換し（ガスケットの圧縮は 30%–50% の間で制御する必要があります。過度の圧縮はガスケットの故障を引き起こします）、セラミック ジョイントに衝撃マークがないか確認してください。ジョイントが変形するとシールが不十分になるためです。

3。医療機器コンポーネント（歯科用ドリルベアリングボール、外科用針、ガイド）

各使用直後に検査し、各勤務日の終わりに包括的な検査を実施します。歯科用ドリルのベアリング ボールを検査するときは、負荷をかけずに歯科用ドリルを中速で実行し、均一な動作を聞いてください—異常な騒音は、ベアリング ボールの摩耗または位置ずれを示している可能性があります。ベアリング部分を滅菌綿棒で拭き、ベアリングボールの損傷を示すセラミックの破片がないか確認します。外科用針の場合は、強い光の下で先端にバリがないか検査し（滑らかな組織の切断を妨げます）、針本体に曲げがないか検査します—5 を超える曲げ°。廃棄が必要です。

使用ログを維持して、患者情報、滅菌時間、各コンポーネントの使用回数を記録します。歯科用ドリル用のセラミックベアリングボールは、50 回使用した後に交換することをお勧めします—目に見える損傷が存在しない場合でも、長期間の操作により内部に微小亀裂（肉眼では見えない）が発生し、高速操作中に破片が発生したり、医療事故。使用後は毎回、外科用ガイドを CT でスキャンして内部亀裂がないか確認する必要があります（X 線で検査できる金属ガイドとは異なり、セラミックは X 線透過性が高いため CT が必要です）。内部損傷がないことが確認されたガイドのみを、将来の使用のために滅菌する必要があります。

V を。窒化ケイ素セラミックは同様の材料と比較してどのような実際的な利点を持っていますか？

工業用材料の選択において、窒化ケイ素セラミックは、アルミナセラミック、炭化ケイ素セラミック、ステンレス鋼と競合することがよくあります。以下の表は、パフォーマンス、コスト、耐用年数、および一般的なアプリケーション シナリオを直感的に比較して、迅速な適合性評価を容易にしています

比較次元	窒化ケイ素セラミック	アルミナセラミックス	シリコンカーバイドセラミック	ステンレス鋼 (304)
コアパフォーマンス	硬度:1500–2000 HV、耐熱衝撃性:600–800°C、破壊靭性:7–8 MPa·m¹/²、優れた断熱性	硬度:1200–1500 HV、耐熱衝撃性:300–400°C、破壊靭性:3–4 MPa·m¹/²、良好な断熱性	硬度:2200–2800 HV、耐熱衝撃性:400–500°C、破壊靭性:5–6 MPa·m¹/²、優れた熱伝導率(120–200 W/m·K）	硬度: 200–300 HV；耐熱衝撃性: 200–300°C；破壊靱性: >150 MPa・m¹/²；中程度の熱伝導率 (16 W/m・K）
耐腐食性	ほとんどの酸/アルカリに耐性があります； フッ化水素酸によってのみ腐食します	ほとんどの酸/アルカリに耐性があります； 強いアルカリで腐食します	優れた耐酸性；強いアルカリで腐食します	弱い腐食に耐性があります； 強酸/アルカリで錆びています
参考単価	ベアリングボール（φ10mm）:25 CNY/個	ベアリングボール（φ10mm）:15 CNY/個	ベアリングボール（φ10mm）:80 CNY/個	ベアリングボール（φ10mm）:3 CNY/個
典型的なシナリオにおける耐用年数	紡績機ローラー:2年、ガス化炉ライニング:5年	紡糸機ローラー:6 ヶ月； 連続鋳造ライニング:3 ヶ月	研磨装置部品:1年；酸性パイプ:6ヶ月	紡績機ローラー:1 ヶ月； ガス化炉ライニング:1 年
アセンブリの許容範囲	フィッティングクリアランス誤差 ≤0。02mm； 耐衝撃性に優れています	フィッティングクリアランスエラー ≤0。01mm； 割れやすい	フィッティングクリアランスエラー ≤0。01mm； 高い脆性	フィッティングクリアランスエラー ≤0。05mm； 機械加工が簡単
適切なシナリオ	精密機械部品、高温断熱材、化学腐食環境	中低負荷摩耗部品、室温断熱シナリオ	高摩耗研磨装置、高熱伝導率部品	低コストの室温シナリオ、非腐食性構造部品
不適切なシナリオ	深刻な影響、フッ化水素酸環境	高温高周波振動、強アルカリ環境	強アルカリ環境、高温断熱シナリオ	高温、高摩耗、強い腐食環境

この表は、窒化ケイ素セラミックが包括的な性能、耐用年数、用途の多用途性において利点があり、耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性を組み合わせたシナリオに特に適していることを明確に示しています。極度のコスト感度にはステンレス鋼、高い熱伝導率のニーズには炭化ケイ素セラミック、低コストで基本的な耐摩耗性にはアルミナセラミックを選択してください。

(1) アルミナセラミックスと比較して: 包括的なパフォーマンスが向上し、長期的なコスト効率が向上します

アルミナセラミックは窒化ケイ素セラミックよりも 30%–40% 安価ですが、長期使用コストは高くなります。繊維産業の紡績機ローラーを例に挙げてみましょう:

アルミナ セラミック ローラー (1200 HV）: 綿ワックスが蓄積しやすいため、6 か月ごとに交換する必要があります。各交換により 4 時間のダウンタイムが発生し（出力 800 kg に影響）、年間メンテナンス費用は 12,000 CNY になります。

窒化ケイ素セラミックローラー (1800 HV）: 綿ワックスの蓄積に強く、2 年ごとの交換が必要です。年間メンテナンス費用は 5,000 CNY で、58% 節約できます。

耐熱衝撃性の違いは冶金連続鋳造装置でより顕著です。アルミナ セラミック金型ライナーは温度差により 3 か月ごとに亀裂が入り、交換が必要になりますが、窒化ケイ素セラミック ライナーは毎年交換されるため、装置のダウンタイムが 75% 短縮され、年間生産能力が 10% 増加します。

(2) vs。炭化ケイ素セラミック:適用範囲が広く、制限が少ない

炭化ケイ素セラミックは硬度と熱伝導率が高いですが、耐食性と断熱性が低いため制限されます。化学産業における酸性溶液輸送パイプを例に挙げましょう

炭化ケイ素セラミックパイプ: 6 か月後に 20% 水酸化ナトリウム溶液で腐食し、交換が必要になります。

窒化ケイ素セラミックパイプ:同じ条件で5年間使用しても腐食がなく、耐用年数が10倍長くなります。

高温電気炉断熱ブラケットでは、炭化ケイ素セラミックは 1200°C（体積抵抗率: 10⁴ Ω·cm）で半導体となり、短絡故障率は 8% になります。対照的に、窒化ケイ素セラミックは体積抵抗率 10¹² Ω·cm を維持し、短絡故障率はわずか 0。5% であるため、かけがえのないものです。

(3) vs。ステンレス鋼:優れた耐腐食性と耐摩耗性、メンテナンスの手間が少ない

ステンレス鋼は低コストですが、頻繁なメンテナンスが必要です。石炭化学産業のガス化装置ライナーを例に挙げましょう

304 ステンレス鋼ライナー: 1 年後に 1300°CH₂S 腐食し、ユニットあたりのメンテナンス費用として 500 万元への交換が必要になります。

窒化ケイ素セラミックライナー: 透過防止コーティングにより耐用年数は 5 年に延長され、メンテナンス費用は 120 万元で 76% 節約されます。

医療機器では、ステンレス鋼の歯科用ドリル ベアリング ボールが 1 回の使用あたり 0。05 mg のニッケル イオンを放出し、患者の 10%–15% にアレルギーを引き起こします。窒化ケイ素セラミックベアリングボールにはイオン放出がなく（アレルギー率 <0。1%)、耐用年数が 3 倍長いため、患者のフォローアップ訪問が減少します。

6。窒化ケイ素セラミックに関する一般的な質問に答えるにはどうすればよいでしょうか？

実際のアプリケーションでは、ユーザーは材料の選択、コスト、交換の実現可能性について疑問を抱くことがよくあります。基本的な回答に加えて、情報に基づいた意思決定をサポートするために、特別なシナリオに対する補足的なアドバイスが提供されます:

(1)窒化ケイ素セラミックスに適さないシナリオはどれですか？どのような隠れた制限に注意する必要がありますか？

深刻な影響、フッ化水素酸腐食、コスト優先シナリオに加えて、次の 2 つの特別なシナリオは避ける必要があります

長期高周波振動（例:鉱山の振動スクリーンふるい板）:窒化ケイ素セラミックは他のセラミックよりも耐衝撃性に優れていますが、高周波振動(> 50 Hz）により内部に微小亀裂が伝播し、使用後 3 か月で破損が発生します。ゴム複合材料（ゴムコーティングされた鋼板など）の方が適しており、耐用年数は 1 年以上です。

精密電磁誘導（例:電磁流量計測定管）:窒化ケイ素セラミックは絶縁性ですが、微量の鉄不純物（バッチによっては>0。1%)が電磁信号に干渉し、測定誤差>5%を引き起こします。測定精度を確保するには、高純度アルミナセラミック（鉄不純物 <0。01%) を使用する必要があります。

さらに、低温シナリオ(<-100°C、例:液体窒素輸送パイプ）では、窒化ケイ素セラミックはより脆くなり（破壊靭性が<5 MPa·m¹/²に低下）、破壊を防ぎコストの増加を避けるために低温改質（例:炭化ホウ素粒子の添加）が必要になります。

(2)窒化ケイ素セラミックはまだ高価ですか？小規模アプリケーションのコストを制御するにはどうすればよいでしょうか？

窒化ケイ素セラミックは従来の材料よりも単価が高いですが、小規模ユーザー（小規模工場、研究所、診療所など）は次の方法でコストを管理できます:

カスタム部品よりも標準部品を選択してください: カスタマイズされた特殊な形状のセラミック部品（例: 非標準ギア）には ~10,000 CNY の金型コストが必要ですが、標準部品（例: 標準ベアリング、位置決めピン）には金型料金が必要なく、20%–30% 安くなります（例: 標準セラミック ベアリングのコストはカスタム ベアリングより 25% 低くなります）。

送料を分担するための大量購入: 窒化ケイ素セラミックは主に専門メーカーによって製造されています。小規模な購入の場合、送料が 10% を占める場合があります（例: セラミック ベアリング 10 個で 50 CNY）。近隣の企業との共同大量購入（ベアリング 100 個など）により、輸送コストが 1 ユニットあたり ~5 CNY に削減され、90% 節約されます。

古い部品をリサイクルして再利用する: 機能領域が損傷していない機械式セラミック部品（ベアリング外輪、位置決めピンなど）（ベアリングレースウェイ、位置決めピンの合わせ面など）は、専門メーカーによって修理できます（再研磨、コーティングなど）。修理コストは新しい部品の ~40%（たとえば、修理されたセラミック ベアリングの場合は 10 CNY、新しいセラミック ベアリングの場合は 25 CNY）であるため、小規模な周期的使用に適しています。

たとえば、毎月 2 つのセラミック ドリルを使用する小規模な歯科医院では、標準部品を購入し、大量購入のために 3 つのクリニックに参加することで、年間調達コストを ~1,200 CNY に削減できます（個別のカスタム購入と比較して ~800 CNY を節約できます）。さらに、古いドリルベアリングボールを修理のためにリサイクルして、コストをさらに削減することもできます。

(3)既存機器の金属部品を窒化ケイ素セラミック部品に直接置き換えることはできますか？どのような適応が必要ですか？

コンポーネントの種類とサイズの互換性を確認することに加えて、交換後の機器の正常な動作を確保するには、次の 3 つの重要な調整が必要です

荷重適応: セラミック部品は金属よりも密度が低くなります（窒化ケイ素: 3。2 g/cm³、ステンレス鋼: 7。9 g/cm³)。交換後の軽量化には、動的バランスを伴う機器（スピンドル、インペラなど）の再バランス調整が必要です。たとえば、ステンレス鋼ベアリングをセラミックベアリングに置き換えるには、振動の増加を避けるためにスピンドルバランスの精度を G6。3 から G2。5 に高める必要があります。

潤滑適応: 金属部品用の鉱物油グリースは、接着力が低いためセラミック上で故障する可能性があります。潤滑不足や過度の抵抗を防ぐために、充填量を調整したセラミック専用グリース（PTFE ベースのグリースなど）を使用する必要があります（セラミック ベアリングの場合は内部スペースの 1/2、金属ベアリングの場合は 1/3)。

嵌合材料の適応:セラミック部品が金属と嵌合する場合（例:セラミックプランジャーシャフトと金属シリンダー）、金属の硬度は低くなるはずです(

たとえば、工作機械の鋼製位置決めピンをセラミック製の位置決めピンに置き換えるには、取り付けクリアランスを 0。01 mm に調整し、嵌合金属固定具を 45# 鋼（HV200) から真鍮（HV100) に変更し、セラミック固有のグリースを使用する必要があります。これにより、位置決め精度が ±0。002 mm から ±0。001 mm に向上し、耐用年数が 6 か月から 3 年に延長されます。

(4)窒化ケイ素セラミック製品の品質を評価する方法は？プロフェッショナルなテストと簡単な方法を組み合わせて信頼性を高めます

目視検査と簡単なテストに加えて、包括的な品質評価には専門的なテストレポートと実践的な試験が必要です

専門的なテストレポートでは、体積密度（適格製品: ≥3。1 g/cm³、<3。0 g/cm³ は内部細孔を示し、耐摩耗性が 20% 低下する）と曲げ強度（室温: ≥800 MPa、1200°C: ≥600 MPa、強度不足が高温破壊を引き起こす）という 2 つの主要指標に焦点を当てます。

簡単な評価のために「耐熱試験」を追加します。サンプルをマッフル炉に入れ、室温から 1000°C (5°C/分の加熱速度）まで加熱し、1 時間保持し、自然に冷却します。亀裂がないことは、適格な熱衝撃耐性を示します（亀裂は焼結欠陥と潜在的な高温破壊を示します）。

実地試験による検証: 少量（例: セラミックベアリング 10 個）を購入し、機器で 1 か月間テストします。大量購入前に摩耗損失 (<0。01 mm）と振動値 (<0。1 mm/s で安定）を記録して信頼性を確認します。

焼結が不十分（体積密度: 2。8 g/cm³) または不純物が多い（鉄 >0。5%) 可能性がある「3 つの製品なし」（テストレポートなし、メーカーなし、保証なし）は避けてください。耐用年数は認定製品のわずか 1/3 であり、代わりにメンテナンスコストが増加します。