中國粉體網(wǎng)訊  以氮化硅為代表的新一代陶瓷材料優(yōu)勢特點突出，是特殊環(huán)境下工作的軸承滾珠（球）的首選材料。氮化硅軸承球在機械強度和電阻率方面提供了理想的結(jié)合，適用于電動汽車牽引電機。

國瓷金盛

1984年，光洋精工和東芝正式將Si₃N₄陶瓷應(yīng)用于軸承領(lǐng)域。自此，Si₃N₄陶瓷球逐步從實驗室研發(fā)階段走向工程應(yīng)用階段，在科研工作者和軸承制造商們的努力下，Si₃N₄陶瓷球批量化生產(chǎn)技術(shù)不斷成熟，從而實現(xiàn)了Si₃N₄陶瓷球的商品化。

與進口Si3N4陶瓷球相比，國產(chǎn)Si₃N₄陶瓷球在疲勞壽命、振動值、噪聲值等方面有待于改善，導(dǎo)致這些差距的主要原因是技術(shù)路線不同。國外Si₃N₄陶瓷球采用HIP制備，而國內(nèi)Si₃N₄陶瓷球采用GPS制備。與GPS氮化硅相比，HIP氮化硅具有更好的力學(xué)性能，更高的疲勞壽命。

GPS氮化硅與HIP氮化硅性能對照表

HIP也是一種氣體輔助燒結(jié)的技術(shù)，不同于GPS的是燒結(jié)過程中所施加的氣體壓力較大，一般為100ＭPa～300ＭPa。該方法通入氣體的主要作用是促進晶粒遷移和重排，從而促進其致密化。因此，HIP所用的最高燒結(jié)溫度低于GPS所用的最高燒結(jié)溫度。

HIP可分為HIP后處理和包套HIP燒結(jié)。HIP后處理的主要作用是在高壓和低于晶�？焖匍L大的溫度條件下，消除經(jīng)預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)體毛坯內(nèi)的閉氣孔，并愈合其內(nèi)部缺陷；包套HIP是指將陶瓷粉末或預(yù)成型的陶瓷素坯置于不透氣的包套材料內(nèi)，然后在高溫高壓條件下實現(xiàn)致密化燒結(jié)。用于Si₃N₄陶瓷球制備的包套HIP技術(shù)稱之為玻璃包套熱等靜壓，最早由瑞士一家名為ASEA的公司開發(fā)，后轉(zhuǎn)讓給美國諾頓。但至今掌握該技術(shù)的企業(yè)極少，主要該技術(shù)對設(shè)備要求高，研究難度大。

目前全球熟練掌握熱等靜壓氮化硅陶瓷球批量化制造技術(shù)的企業(yè)有三家，分別是美國CoorsTek、日本東芝、中國中材高新。

Coors Tek

Coors Tek一直走在技術(shù)陶瓷工程與研發(fā)的前沿，并在過去的70多年中，始終是值得信賴且穩(wěn)定的汽車行業(yè)供應(yīng)商。作為一家垂直整合的制造企業(yè)，CoorsTek 全程掌控從粉末處理、成型、燒結(jié)、精加工到最終檢驗的每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品具備最高水平的質(zhì)量與性能。

1985年Coors Tek開發(fā)出首款氮化硅（Si₃N₄）軸承球技術(shù)并推出Cerbec®品牌以來，CoorsTek已生產(chǎn)并銷售了數(shù)十億顆氮化硅軸承球，廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域，樹立了高性能、高質(zhì)量與供應(yīng)連續(xù)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

除了適用于電動車電機軸應(yīng)用的5/16英寸直徑軸承球外，Cerbec®軸承球還提供從0.5 毫米（0.02 英寸）到50毫米（2 英寸）的多種尺寸選擇。此外，CoorsTek 還提供滾子、圓錐滾子及其他滾動元件的設(shè)計和定制制造服務(wù)。

日本東芝（已被收購）

東芝集團從20世紀(jì)60年代開始著手開發(fā)氮化硅（Si₃N₄）陶瓷，并早在1974年就取得了氮化硅化合物的相關(guān)專利。東芝材料公司于2003年10月從東芝集團分拆出來，致力于推進氮化硅陶瓷球的研發(fā)和生產(chǎn)。憑借在滿足高速旋轉(zhuǎn)及抗電解腐蝕（應(yīng)用于機床、風(fēng)力發(fā)電機及軌道車輛等）軸承球領(lǐng)域的深厚積累，該公司占據(jù)了全球約50%的市場份額。

2025年8月，日本特殊陶業(yè)（Niterra）已完成收購東芝材料的收購，公司正式更名為Niterra Materials Co., Ltd.。目前，Niterra Materials的氮化硅因其重量輕且出色的耐磨性和耐腐蝕性而用于汽車和工業(yè)機械零件，公司材料被廣泛認(rèn)可，并被多家公司指定為航空發(fā)動機應(yīng)用的材料。

中材高新

中材高新氮化物陶瓷有限公司隸屬于全球最大的建材企業(yè)—中國建材集團，是國家級高新技術(shù)企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)、山東省瞪羚企業(yè)。自1978年，中材氮化物致力氮化硅陶瓷材料研究。2015年突破技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)熱等靜壓氮化硅陶瓷軸承球批量制備，解決新能源汽車電機軸承電腐蝕問題，性能達到國際標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級材料水平。自2017年100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線開工建設(shè)以來，氮化物公司已量產(chǎn)出規(guī)格從φ0.8mm到φ101.6mm不等、精度等級G3、G5、G10、G20不等的陶瓷球。

產(chǎn)品批量供應(yīng)全球軸承頭部企業(yè)(如SKF，Schaeffler，NSK，NTN，Jtekt，MinebeaMitsumi等)，開發(fā)的高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板性能達到日本同類產(chǎn)品。目前，中材氮化物在氮化硅陶瓷球市場占有率達 20%，在全球新材料產(chǎn)業(yè)占據(jù)重要地位。

來源：

中材高新官微、企業(yè)官網(wǎng)、Advanced Ceramics

徐歡：氮化硅陶瓷球制備技術(shù)的研究進展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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