Gốm silicon nitride (Si₃N₄) là một loại gốm liên kết cộng hoá trị bền vững, cấu tạo từ các tứ diện SiN₄ chia sẻ đỉnh, tạo nên độ cứng và khả năng chịu mài mòn vượt trội.
Vật liệu này có ba dạng tinh thể chính: α‑Si₃N₄ với cấu trúc tam giác rỗng, β‑Si₃N₄ với kết cấu lục giác tạo kênh dọc trục c, và γ‑Si₃N₄ dạng spinel đòi hỏi nhiệt áp cao, đạt độ cứng khoảng 35 GPa.
Nhờ đặc tính kết cấu định hướng cao và độ liên kết chặt chẽ, Si₃N₄ sở hữu độ cứng Vickers khoảng 14–16 GPa, độ bền uốn trên 1 GPa và độ dai gãy từ 5–7 MPa√m, lý tưởng cho các ứng dụng chịu tải trọng lớn. Ngoài ra, vật liệu này có hệ số giãn nở nhiệt thấp (1.2–3.7 ×10⁻⁶ K⁻¹), ổn định nhiệt trên 1000°C, và chống ăn mòn tốt – ưu điểm nổi bật so với thép ổ trục thông thường như 52100.
Nhờ các đặc tính này, gốm silicon nitride trở thành vật liệu chiến lược trong vòng bi lai, động cơ điện, thiết bị quay tốc độ cao và môi trường khắc nghiệt. Bạn đang cân nhắc nâng cấp ổ trục? Si₃N₄ có thể là giải pháp tối ưu.
Gốm silicon nitride được ưa chuộng trong vòng bi vì khả năng giảm ma sát, chống mài mòn và kéo dài tuổi thọ vượt trội trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. So với vòng bi thép, vòng bi hybrid dùng Si₃N₄ giúp giảm hệ số ma sát biên đến 2 lần, hạn chế hư hỏng bề mặt và tổn hao năng lượng đáng kể trong động cơ.
Trong môi trường bôi trơn kém, vòng bi hybrid thể hiện khả năng "tự phục hồi" nhờ độ cứng cao của gốm, giảm ứng suất tiếp xúc và kéo dài chu kỳ bảo trì. Nghiên cứu cho thấy tuổi thọ có thể tăng 4–8 lần, đặc biệt trong các ứng dụng có tạp chất, nhiệt độ cao hoặc động cơ dùng biến tần.
Thực tế tại Đan Mạch và nhiều nhà máy cho thấy chi phí thay thế và ngừng máy giảm mạnh; nhiều đơn vị tiết kiệm hàng trăm nghìn DKK chỉ trong năm đầu. Đây là lựa chọn lý tưởng cho nhà máy cần độ tin cậy cao và giảm rủi ro dừng hoạt động.
Gốm silicon nitride được ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi tốc độ cao, nhiệt độ lớn và điều kiện bôi trơn kém, giúp tăng tuổi thọ vòng bi, giảm ma sát và tiết kiệm bảo trì.
.jpg)
Gốm silicon nitride có nhược điểm, chủ yếu nằm ở chi phí cao, tính giòn, và yêu cầu kỹ thuật lắp đặt nghiêm ngặt.
Mặc dù vật liệu này vượt trội về tốc độ, cách điện, và chống ăn mòn, nhưng người mua trong công nghiệp cần lưu ý các rủi ro như nứt vỡ do va đập, sai lệch nhiệt độ làm thay đổi khe hở ổ bi, và áp suất tiếp xúc tăng cao nếu giữ nguyên hình học như thép.
Các yếu tố như chất lượng gia công, chế độ bôi trơn, và kiểm soát độ sạch cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ bền. Tuy nhiên, hầu hết nhược điểm đều có thể kiểm soát nếu chọn đúng nhà cung cấp đạt chuẩn, được hỗ trợ kỹ thuật bài bản về thiết kế, độ dôi, và lắp đặt.
Với môi trường khắt khe như động cơ điện, tốc độ cao, hoặc môi trường ăn mòn, các vòng bi lai hoặc gốm toàn phần vẫn là lựa chọn đáng cân nhắc, dù chi phí đầu tư ban đầu cao.
Để chọn mua vòng bi gốm Silicon Nitride chính hãng, doanh nghiệp cần tuân thủ một quy trình xác minh nghiêm ngặt, từ chứng chỉ kỹ thuật đến công cụ quét mã xác thực.
1. Kiểm tra mã QR/DMC và mã sản phẩm: Quét từng hộp bằng ứng dụng của nhà sản xuất (như SKF Authenticate) hoặc WBA app. Cảnh báo màu đỏ/yellow cần cách ly và báo cáo OEM.
2. Xác thực tiêu chuẩn vật liệu: Đảm bảo chứng chỉ ghi rõ ISO 3290‑2 (bi gốm), ISO 26602 (vật liệu Si3N4), ASTM F2094/F2730 nếu áp dụng. So khớp với lô hàng và PO.
3. Đối chiếu chứng nhận hệ thống và truy xuất nguồn gốc: Yêu cầu ISO 9001, dữ liệu vi cấu trúc, và bản đồ truy xuất theo từng lô cụ thể.
4. Mua qua kênh phân phối được ủy quyền: Chỉ mua từ nhà phân phối có trong danh sách chính thức để được bảo hành OEM đầy đủ.
5. Kích hoạt bảo hành đúng cách: Ghi lại mã lô, hóa đơn, ID nhà phân phối và liên kết với chính sách bảo hành của hãng.
Chỉ cần một mã không xác thực – bạn có thể đối mặt với tổn thất không nhỏ. Kiểm tra kỹ từng bước để bảo vệ vận hành và uy tín doanh nghiệp.
Dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng gốm silicon nitride đang chứng minh giá trị dài hạn vượt trội cho các doanh nghiệp cần vận hành ổn định, liên tục. Khi lựa chọn vật liệu không chỉ là “mua hàng” mà là đảm bảo an toàn, hiệu suất và trách nhiệm kỹ thuật, thì giải pháp bền vững là điều không thể bỏ qua. Bejako – đại lý uỷ quyền vòng bi công nghiệp ZWZ hàng đầu Trung Quốc – cam kết cung cấp sản phẩm truy xuất nguồn gốc, thông số rõ ràng và tư vấn đúng nhu cầu thực tế. Khám phá thêm tại: https://bejako.vn
Gốm silicon nitride có thể chịu được nhiệt độ bao nhiêu?
Với ổ bi full ceramic, silicon nitride có thể hoạt động liên tục ở mức nhiệt cao vượt trội thường lên tới hàng trăm °C, thậm chí hàng nghìn °C, tùy vật liệu vỏ và bôi trơn. Ổ bi hybrid thì bị giới hạn bởi thép, dao động 200–500 °C.
So với thép và zirconia, Si₃N₄ tốt hơn ở điểm nào?
Silicon nitride nhẹ hơn, cứng hơn, ít giãn nở, cách điện và chống ăn mòn, vượt trội về tốc độ và độ bền. So với zirconia, nó chịu nhiệt và sốc nhiệt tốt hơn, nhưng zirconia lại bền va đập và giãn nở gần với thép, giúp dễ chọn khe hở.
Có thể dùng ổ bi gốm mà không cần bôi trơn?
Có – trong môi trường rất nóng hoặc đặc biệt, ổ bi full ceramic có thể chạy khô nếu được giảm tải và chọn đúng vật liệu vỏ. Tuy vậy, trên 200 °C, nên dùng chất bôi trơn rắn (graphite, MoS₂); dưới 200 °C, nên dùng mỡ fluor hóa.
Tại sao nên chọn ổ bi hybrid?
Ổ bi hybrid mang lại tốc độ cao, ít sinh nhiệt và mài mòn thấp hơn nhờ bi gốm, trong khi vẫn giữ khả năng chịu tải gần như thép – phù hợp cho motor tốc độ cao, máy CNC, và môi trường cần độ ổn định cao.
