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シリコン窒化物点火装置の特徴と一般的な用途

窒化ケイ素(Si3N4)セラミック 点火装置は、セラミックヒーターに比べて優れた耐熱性、急速加熱性、熱安定性といった大きな利点があり、多くの高温用途で広く使用されています。本日は、主に窒化ケイ素点火装置の特徴、一般的な用途、利点、注意事項についてご紹介します。

 


窒化ケイ素セラミック点火装置

 

 

1. コア特性

 

1) 高温耐性

 

2) 窒化ケイ素セラミック点火装置は、非常に短時間(2~10秒)で1000~1400℃まで加熱でき、1200~1400℃の高温環境下でも長時間安定して動作します。この特性により、工業炉、バーナー、金型加熱など、迅速な起動と高温均一分布の維持が求められる用途に適しています。

 

3) 熱表面安定性

 

4) 発熱体は、タングステン線埋め込みまたはスクリーン印刷技術を用いて高密度シリコン窒化物セラミックマトリックスに封入され、均一に熱を伝達できる広い熱面を形成します。例えば、金型加熱や3Dガラス成形において、この熱面は局所的または全体的に均一な温度分布を実現します。

 

5) 耐熱衝撃性および耐酸化性

 

6) 窒化ケイ素セラミックスは優れた熱衝撃安定性を有し、急激な高温・低温サイクルにも耐えます。表面に形成される酸化保護膜は高温酸化を防ぎ、耐用年数を延ばします。これは、頻繁な起動停止や温度変動が求められる熱分配器にとって極めて重要です。
性能データは以下の通りです。

 

シリコン窒化物セラミック点火装置の性能データ

 

1. 具体的な適用シナリオ

 

1)工業用窯とバーナー

 

2)窒化ケイ素点火装置は、ガス炉、窯、その他の機器に広く使用されており、迅速な点火と安定した高温表面により燃焼室内の温度分布を均一に保ちます。例えば、FKKの製品は、1100~1400℃の温度範囲のガスバーナーに直接使用できます。

 

3)金型加熱システム

 

4)3Dガラス成形やレンズ製造などのプロセスでは、窒化シリコン点火装置が金型を局所的に高温に加熱し、その熱伝導特性と相まって精密な温度制御を実現し、不均一な熱分布による変形や欠陥を回避します。

 

5)ガス機器の熱管理

 

6)ガスコンロ、オーブン、給湯器などでは、点火装置の高温面が可燃性ガスに直接接触し、熱伝導によって急速着火を実現します。また、広い熱面設計により燃焼効率を最適化し、局所的な過熱や冷気の発生を軽減します。

 

7)新エネルギー・環境保護設備

 

8)固体酸化物燃料電池(SOFC)では、シリコン窒化物点火装置は予熱段階と始動段階での温度制御に使用され、バイオマスボイラーや排ガス処理システムでは、その急速加熱能力により熱分散効率が向上し、汚染物質の排出が削減されます。

 

窒化シリコン点火装置

 

3.技術的利点と設計上のポイント

 

1)電力と電圧の柔軟性

 

2)本製品は10W~1000Wの電力範囲をカバーし、4V~240Vの電圧に対応し、熱分布のニーズに合わせて加熱回路の形状と電力密度をカスタマイズできます。例えば、INNOVACERAのDGシリーズ(220~230V、400~1000W)は、大型ボイラーの分散加熱に適しています。

 

3)構造の最適化
パッケージ設計:高純度アルミナセラミックベースと金属ブッシングを採用し、電気絶縁性と機械的強度を確保しています。

 

放熱保護:端末の過熱を防ぐために温度バッファと絶縁パッケージを設置します(パッケージ端の温度は 400°C 未満である必要があります)。

 

4)環境適応性

 

5)電磁干渉がなく、耐油性、耐湿性などの特性があるため、石油化学産業の高温および腐食性媒体の加熱など、複雑な産業環境に適しています。

 

4.使用上の注意

 

1)設置と通気設計

 

– 流量が低すぎることによる局所的な過熱(表面温度≤1200°C)を回避するために、ガス流量をモデルに応じて調整する必要があります。

 

– 空気流路は点火装置との完全な接触を確保し、放熱スペースを確保する必要があります。

 

2)操作制限

 

・セラミックの割れを防ぐため、急激な冷却や加熱、液体の飛散は厳禁です。

 

– 点火が成功した後は、部品への継続的な高温による損傷を避けるために、すぐに電源をオフにする必要があります。

 

まとめると、窒化ケイ素 セラミックイグナイター は、その高温性能、熱安定性、そして柔軟な設計により、特に高速応答と均一な加熱が求められる産業用途において、熱分配アプリケーションの主要部品となっています。今後、材料技術の進歩(窒化ケイ素と二ケイ化モリブデンの複合材料の開発など)により、その適用範囲はより厳しい熱管理分野へと拡大していくでしょう。
詳細については、sales@innovacera.com までお問い合わせください。


要求の厳しい超高温用途向けマグネシウム安定化ジルコニア(MSZ)

ジルコニアセラミックスには、2200℃の高温に耐えられる材料があります。これはマグネシウム安定化ジルコニアセラミックスと呼ばれ、耐火性材料です。成分の95%は酸化ジルコニウムですが、その性能は白色ジルコニアセラミックス(Y2O3部分安定化ジルコニアセラミックス)とは大きく異なります。

 

マグネシウム安定化ジルコニア(MSZ)ガスアトマイズノズル

 

外観は黄色で、多孔質です。マグネシウム安定化ジルコニアセラミックには2種類あります。低気孔率タイプは密度が52g/cm3以下、高気孔率タイプは密度がやや高く5.4~5.6g/m3です。主な組成はほぼ同じです。どちらも空気、真空、保護雰囲気環境で使用できます。以下は材料データシートの詳細です。

 

項目 品番 単位 MSZ-L MSZ-H
構成 ZrO2 % ≥95 ≥95
Al2O3 % ≤0.2 ≤0.2
SiO2 % ≤0.4 ≤0.4
MgO % ≤2.9 ≤2.9
Fe2O3 % ≤0.1 ≤0.1
TiO2 % ≤0.1 ≤0.1
物理的な性能 黄色 黄色
密度 g/cm3 ≤5.2 ≤5.4-5.6
気孔率 % ≤18.5 ≤8

 

マグネシウム安定化ジルコニアガスアトマイズノズル

 

マグネシウム安定化ジルコニアの特徴
* 優れた耐侵食性・耐摩耗性
* 優れた耐熱衝撃性
* 高温下における金属耐腐食性
* 長寿命
* 高強度

 

応用分野
*金属粉末産業におけるガスアトマイズノズルおよびセッタープレート
*貴金属製錬産業におけるセラミックるつぼ
*サイジングノズル、取鍋スケートボードパネル、転炉スラグブロッキングスライドプレート、リングなどの高温湯流れ制御部品

 

マグネシウム安定化ジルコニアセラミック

 

超高温用セラミック材料をお探しなら、マグネシウム安定化ジルコニアセラミックが最適な選択肢となるかもしれません。安定剤と粒子の組み合わせは、お客様の使用環境に合わせて設計可能です(数量に限ります)。ご質問等ございましたら、+86 592 558 9730 または sales@innovacera.com までお気軽にお問い合わせください。


CO2レーザーおよびエキシマレーザー用アルミナセラミックレーザー導波路

当社は、高品質セラミックレーザー導波路を発表します!CO2導波路用の高精度な溝と複雑な内部構造を作成するために、最先端の研削装置を使用しています。同時に、開口部が光子ビームを適切に誘導し、ガス媒体との密閉性を確保するためには、正確な寸法公差を維持することが不可欠です。当社のカスタム導波路は、優れた性能、信頼性、そして並外れた耐久性と効率性を備えており、幅広いレーザーアプリケーションに最適です。

 

CO2レーザーは最初に開発されたガスレーザーの一つであり、現在でも最も強力で効率的なレーザーの一つであり、出力対ポンプ電力比は最大20%に達します。CO2レーザーは赤外線およびマイクロ波帯(波長9.4~10.6µm)のビームを生成し、十分な出力を持つレーザーは、焦点を合わせた様々な材料を溶解またはアブレーションすることができます。
 

アルミナセラミックレーザー導波路

 

二酸化炭素(CO2)レーザーでは、一般的にアルミナセラミック製のポンプ空洞が用いられます。CO2レーザーでは、このポンプ空洞は導波路と呼ばれます。導波路は光子をコヒーレントビームに導くため、導波路は非常に直線的で、適切に調整されていなければなりません。導波路の内部空洞にはガス混合物が含まれており、このガス混合物は高周波エネルギーによって励起され、光子を放出するプラズマを生成します。アルミナセラミックは、波長10.6µmにおいて優れた光学特性を示し、1000℃を超える動作温度にも耐えられるほど機械的強度が高いため、この用途に最適です。

 

近年、新しい導波管設計により、CO2レーザーエンジンの性能対サイズ比が大幅に向上しました(下図参照)。例えば、「Z」字型の「折り畳み式」導波管設計は、従来の直線型導波管と同等の出力を、わずか3分の1のスペースで実現します。冷却システムを含むレーザーエンジン全体のサイズも、これに応じて縮小されます。この設計のもう一つの利点は、熱を効率的に放散するため、レーザーを空気冷却または液体冷却で冷却できることです。

 

アルミナセラミックレーザー導波路

 

アルミナレーザー導波路部品の特性
– 低誘電損失
– 安定した誘電率
– 高密度、真空気密
– 優れた熱伝導性
– あらゆる動作温度範囲における寸法安定性と電気的安定性
– 高い耐薬品性

 

当社の高品質セラミックレーザー導波路をぜひご体験ください。お客様のレーザーシステムに最適なソリューションをご提供する当社の専門知識をぜひご信頼ください。製品の詳細や、お客様独自の仕様に合わせた導波路のカスタマイズについては、今すぐお問い合わせください。


イノファセラ六方晶窒化ホウ素セラミックの品種と選定方法

当社は13年以上にわたり、高温窒化ホウ素セラミックスの分野でサプライヤーとして活躍してきました。この度、生産エリアの拡張とホットプレス炉の更新により、新たな窒化ホウ素固体の生産を拡大し、更なる前進を遂げました。

 

BNパーツ

 

すべての製品のベースとなるのは、白グラファイトとしても知られる六方晶窒化ホウ素(hBN)です。hBNの特性はグラファイトに匹敵し、薄片構造、柔軟性、不活性ガス雰囲気下での高温安定性を備えています。hBNは空気中で900℃まで酸化安定性を示しますが、グラファイトは約350℃で酸化が始まります。さらに、hBNは電気絶縁性があり白色であるため、特定の用途において決定的な利点となります。hBNの組成によって幅広い特性を持つため、この製品ファミリーは「ピュアライン」と「コンポジットライン」の2つの製品ラインに分かれています。

 

窒化ホウ素材料特性表

 

この製品ファミリーは、その組成によって幅広い特性を持つため、ピュアシリーズとコンポジットシリーズの2つの製品ラインに分かれています。これらのラインは、具体的な要件と用途分野に応じて選択されます。選択基準としては、機械的負荷、必要な耐熱性、耐薬品性、電気特性などが挙げられます。

 

純粋なシリーズ(UHBおよびHB)は、窒化ホウ素含有量が99%以上です。優れた熱伝導性、耐高温性、耐熱衝撃性、そして低い熱膨張係数を特徴としています。この製品群は、PVDコーティングシステムの断熱フレーム、半導体産業における絶縁部品、窒化物セラミックス用セッター、高温炉用絶縁体、金属溶解用るつぼなどに最適です。

 

金属溶解用BN

 

複合シリーズ(BMS、BMA、BSC、BMZ、BAN、BSN)は、卓越した機械的特性、高い耐摩耗性、そして極めて高い気密性を備えた窒化ホウ素複合材料です。この汎用性により、幅広い用途に最適です。本製品には、金属産業向けの高品質金属鋳造ノズル、鉄鋼産業向け部品、そして電子機器、半導体製造、航空宇宙、自動車産業向けのヒートシンクが含まれます。優れた電気絶縁性、優れたシール性、そして高い耐熱衝撃性により、製造プロセスの信頼性を確保し、部品の長寿命を保証します。

 

焼結窒化物用窒化ホウ素セッタープレート

 

当社は、様々な窒化ホウ素固体を製造しており、お客様のご要望や用途に合わせてお選びいただけます。窒化ホウ素部品が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。


粉末金属噴霧用ノズル

ガスアトマイズ法は、高品質の金属粉末を製造するための高効率技術の一種です。球形、清浄な表面、均一な粒子径を持つ金属粉末を製造します。ガスアトマイズ法は、その高品質生産のため、現代の粉末製造においてますます普及しています。

 

球状粉末のガスアトマイズプロセス図

 

当社は、ガスアトマイズ工程をサポートするため、窒化ホウ素(BMA)、ジルコニア(BMZ)、BAN(BAN)、BSN(BSN)といった材料を揃えています。いずれも金属粉末のアトマイズに広く使用され、特にBMAとBMZは高い人気を誇っています。ホットプレス窒化ホウ素ノズルは、ニッケル粉末、銅粉末、アルミニウム粉末の製造によく使用されます。最高使用温度は真空中で1700~1800℃です。

 

窒化ホウ素材料特性

特性 単位 UHB HB BC BMS BMA BSC BMZ BAN BSN
主な成分 BN>99.7% BN>99% BN>97.5% BN+SiO2 BN+Al2O3 BN+SiC BN+ZrO2 BN+AlN BN+Si3N4
白/td> ホワイトグラファイト ホワイトグラファイト 灰緑色 ホワイトグラファイト 灰緑色 グレーブラック
密度 g/cm³ 1.6 2 2.0~2.1 2.2~2.3 2.25~2.35 2.4~2.5 2.8~2.9 2.8~2.9 2.2~2.3
曲げ強度 MPa 18 35 35 65 65 80 90 90 /
圧縮強度 MPa 45 85 70 145 145 175 220 220 400~500
熱伝導率 W/(m·k) 35 40 32 35 35 45 30 85 20~22
熱膨張係数
(20~1000°C)
10⁻⁶/K 1.5 1.8 1.6 2 2 2.8 3.5 2.8 /
最高使用温度
大気/不活性ガス/真空
°C 900 / 2100 / 1800 900 / 2100 / 1800 900 / 2100 / 1900 900 / 1750 / 1750 900 / 1750 / 1750 900 / 1800 / 1800 900 / 1800 / 1800 900 / 1750 / 1750 900 / 1750 / 1700
室温電気抵抗率 Ω·cm >10¹⁴ >10¹⁴ >10¹³ >10¹³ >10¹³ >10¹² >10¹² >10¹³ /
代表的な用途 窒化物焼結 高温炉 高温炉 粉末冶金 粉末冶金 粉末冶金 金属鋳造 粉末冶金 金属鋳造

 

BNアトマイジングノズル

 

BNアトマイジングノズルの利点
1. 非濡れ性のため、ノズルの交換頻度を低減
2. 良好な表面仕上げにより、公差を向上
3. 優れた耐熱衝撃性により、BNを広範囲に予熱する必要がない

 

当社は、窒化ホウ素ノズルに加え、粉末金属アトマイズ用のジルコニアノズルも提供しています。これはガスアトマイズ用の材料としても非常に優れた選択肢です。ジルコニアの最高使用温度は、大気、真空、または雰囲気保護環境において2000℃です。ジルコニアノズルは、タングステンおよびモリブデン粉末を除くほぼすべての金属および合金粉末に使用できます。
 

ジルコニアノズルの利点
1. 高い耐熱性により、高温噴霧において優れた性能を発揮します。
2. 非常に優れた耐摩耗性
3. 化学的に不活性であるため、噴霧合金と反応しません。
4. 低い熱伝導率

 

ジルコニアノズル

 

テクニカル指標

指標 項目 単位 MSZ-H MSZ-L カスタム
主な成分 ZrO2 % ≥95 ≥95 60-95
Al2O3 % ≤0.2 ≤0.2 0.2-20
SiO2 % ≤0.4 ≤0.4 0.2-1
MgO % ≤2.9 ≤2.9 MgO/Y2O3
Fe2O3 % ≤0.1 ≤0.1 0.1-0.3
TiO2 % ≤0.1 ≤0.1 0.1-1.0
物理的な性能 黄色 黄色 黄色/白
密度 g/cm3 ≤5.2 5.4-5.60 4.6-5.6
気孔率 % ≤18.5 ≤8 1-18.5
安定剤、粒子の組み合わせ、多孔度は、お客様の使用環境に応じて設計できます。

四重極質量分析計の導入

四重極質量分析計は、特定のm/z(質量電荷比)を持つイオンを分析対象として選択する質量フィルターとして機能します。四重極質量分析計は、感度、分解能、上限質量範囲においてセクター磁場型質量分析計に匹敵するものではありませんが、臨床検査室で広く使用されています。これは、使いやすさ、比較的低コスト、コンパクトなサイズ、そしてガスクロマトグラフィー(GC)または液体クロマトグラフィー(LC)システムとの容易なインターフェースによるものです。

 

四重極質量分析装置の模式図

図1. 四重極質量分析装置の概略図

 

原理:
四重極質量分析器は、双曲線断面を持つ4本の平行な円筒形のロッドで構成されています。これらのロッドは直流と交流電圧によって充電され、イオンの動きに影響を与えます。充電方法は、対角の2本のロッドには同じ電圧が、垂直の2本のロッドには逆符号の電圧が印加されます。

 

四重極質量分析装置のメインビュー

図2. 四重極質量分析装置のメインビュー

 

イオンは、2本の棒の間に位置する振動する電磁場と相互作用するために、四重極場にゆっくりと進入する必要があります(運動エネルギーはわずか数eVです)。直流(DC)では、電圧UUは一定です。逆に、Vcosωtで表される交流(AC)では、電圧の方向は定期的に反転します。交流電圧が印加されると、イオンが棒に衝突する確率は、イオンの質量(mm)と電荷(zz)、磁場の強度、および振動周波数に依存します。
記号eVは電子ボルトのエネルギー単位で、1ボルトの電位差で加速された後に電子(負電荷1.6×10-19C)が得る運動エネルギーを表します。

 

メリットとデメリット:
メリット
– 比較的安価でダイナミック
– 迅速かつ簡単な操作、ハイスループット分析
– 高真空条件を必要としない(> 10-7)
– 優れた再現性と従来の質量分析法
– 小型、高速スキャン、高感度

 

デメリット:
– 質量範囲が狭い (<4000 m/z)
– 分解能が低い (<4000)
– 質量精度が低い (>100 ppm)
– スキャン速度が遅い
– 複数の分析装置が必要

 

四重極質量分析器は質量分析計の中核部品の一つであり、装置の分解能、感度、安定性を決定します。セラミック四重極部品をご希望の場合は、いつでもお気軽にお問い合わせください。

四重極質量分析装置


MOCVD/MBE装置用PBN基板

PBN絶縁板

PBN プレートは、絶縁パッド、ガスケット、ブラケットなどの材料として使用でき、真空、高温、分子線エピタキシー (MBE) 装置の分野で広く使用されています。

熱分解窒化ホウ素(PBN)は、無孔性で無毒性の白色固体です。窒化ホウ素はプレス成形または焼結によって形成されますが、高純度PBN製品は1800℃の高温と極低圧下で蒸着処理されます。

特性

  1. PBN材料は、真空環境で2300℃、アンモニア環境で2700℃の高温に耐えることができます。
  2. 高純度(>99.99%)のため、高温で使用してもガス不純物は発生しません。
  3. 優れた靭性を有し、グラファイトの六方晶系構造に類似しています。
  4. 優れた高温絶縁性を有し、体積抵抗率は3.11×1011Ω·cmです。
  5. 化学的に不活性で、酸、アルカリ、有機溶剤による腐食に耐性があります。
  6. 熱伝導を防ぐことで熱損失を低減します。

厚膜メタライズドセラミック部品

厚膜メタライズドセラミック部品

弊社は厚膜金属化セラミックを提供することができます。

セラミック部品は、メタライズまたはメッキが可能です。モリブデンマンガン(Mo-Mn)などの厚膜コーティングは、セラミック部品との優れた密着性を実現します。さらに、電解純ニッケル(Ni)の拡散バリア層を塗布することも可能です。金(Au)などの貴金属からなる第3層でセラミック部品と金属部品を密着させ、その後の溶接またはろう付け工程に備えます。

詳細については、お問い合わせください。


アルミナ熱電対保護管

アルミナ熱電対保護管

材質:
使用温度によってアルミナの純度は99.5(コランダム)、99(コランダム)、95(コランダム)、85(酸化アルミニウム磁器)、75(ムライト磁器)などに分類されます。上記の材質のうち、酸化アルミニウム含有量が高いほど、使用温度も高くなります。
最もアルミニウム含有量が多い場合の垂直使用温度は1710℃、最もアルミニウム含有量が少ない場合の垂直使用温度は1100℃です。

用途:
主に温度測定要素を保護し、外界から隔離し、使用中に腐食、酸化、損傷を軽減または防止するために使用されます。

保護管ストック寸法:
製品サイズのスケールに応じて、外径は4mm~30mm、最大長さは1600mm、壁の厚さは0.5mm~4mmです。

使用方法:
使用時は、十分に絶縁された測温体を保護管に挿入し、開放端と接続端を高温セメントで密封します。測定時は、密封端を測温部に挿入します。使用中は、保護管が急激な冷却や加熱によって損傷を受けないように注意してください。

アルミナ熱電対保護管

アルミナ熱電対保護管


溶融紡糸用窒化ホウ素るつぼ(アダプター付き)


溶融紡糸用アダプタ付き窒化ホウ素るつぼ

この高純度の窒化ホウ素るつぼはアダプタ付きで、メルトスピニングに適しています:

– アルミニウム、ビスマス、ゲルマニウム、アンチモン、スズ、カドミウム、鉛、ニッケル、亜鉛、銅、マグネシウム、ヨウ素、鉄、ステンレス鋼などの非鉄金属および鉄金属
– ガラス溶融物、ソーダガラス、氷晶石
– シリコン溶融塩、フッ化物、スラグ

特性
優れた耐熱衝撃性
優れた電気抵抗率
耐腐食性(耐酸性・耐アルカリ性)

注意事項
空気中の最高動作温度は900℃です。
るつぼは密閉容器に入れ、乾燥した環境で保管してください。
るつぼは水で洗わないでください。汚れや残留物を取り除くには、目の細かいサンドペーパーまたは布を使用してください。
酸化アンチモン、酸化クロム、三酸化モリブデン、三酸化ヒ素、炭化チタン、高鉛ガラス釉薬、リン酸ホウ素、リン酸カリウム、塩素には適していません。


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