L’industrie automobile connaît une transformation profonde vers l’électrification, l’allègement et une plus grande efficacité. Les composants métalliques traditionnels font face à des défis tels que l’usure rapide, une forte dépendance à la lubrification et de lourdes pertes d’énergie dans des conditions de fonctionnement à grande vitesse, haute température et charge élevée. Les céramiques au nitrure de silicium, avec leur faible densité (réduisant le poids de 60 %), leur dureté élevée (près du double de celle de l’acier à palier), leurs propriétés auto-lubrifiantes et leur résistance à haute température (fonctionnement stable à 1200°C), sont devenues un matériau clé pour les systèmes d’entraînement électrique des véhicules à énergie nouvelle, des groupes motopropulseurs traditionnels et des procédés d’usinage de précision. L’utilisation de composants en nitrure de silicium peut réduire significativement les pertes par friction et prolonger les intervalles de maintenance, aidant les constructeurs à obtenir une consommation énergétique réduite, une durée de vie plus longue et une empreinte environnementale plus réduite.
Les éléments chauffants céramiques en céramique en nitrure de silicium présentent une conception intégrée combinant un substrat de nitrure de silicium hautement conducteur thermiquement avec un circuit de chauffage résistif intégré, permettant une conversion électrique-thermique rapide, uniforme et sûre. Conçus pour répondre aux besoins de chauffage des véhicules électriques et hybrides dans des environnements à basse température, les éléments chauffants en nitrure de silicium offrent une densité de puissance plus élevée et une durée de vie plus longue comparés aux chauffages traditionnels PTC (coefficient de température positif).
Caractéristiques principales :
Résistance à l’oxydation à haute température : Capable d’un fonctionnement stable à long terme à 1000°C sans pelage de tartre, empêchant ainsi une baisse de la puissance de chauffage.
Chauffage rapide : La température de surface peut monter à plus de 300°C en moins de 2 secondes après l’allumage, réduisant considérablement le temps de préchauffage.
Isolation électrique élevée : Résistivité volumique >10¹⁴ Ω•cm ; aucune couche d’isolation supplémentaire n’est requise, garantissant un contact direct sûr et fiable avec les liquides ou l’air.
Forte résistance aux chocs thermiques : Résiste à des cycles répétés de refroidissement et de chauffage rapide, allant de la température ambiante à 800°C sans se fissurer.
Les outils de coupe céramique en nitrure de silicium sont utilisés pour la coupe à sec à grande vitesse de matériaux en fonte et alliages à base de nickel, tels que les blocs moteurs, les culasses et les disques de frein automobiles. Grâce à leur grande dureté thermique et à leur excellente résistance aux chocs thermiques, ils maintiennent des performances de coupe stables même sans liquide de refroidissement, évitant ainsi la contamination par le liquide de refroidissement. Ces outils offrent une durée de vie de 3 à 5 fois plus longue que celle des outils en carbure, réduisant considérablement la fréquence des changements d’outil et la consommation d’énergie lors de l’usinage.
Les billes de roulements céramiques en nitrure de silicium servent d’éléments roulants principaux dans les systèmes d’entraînement électriques, les roulements moyeux et les turbocompresseurs des véhicules à énergie nouvelle. Comparées aux billes en acier, elles ont une densité inférieure de 60 % et un coefficient de friction aussi bas que 0,001 ou moins, permettant un fonctionnement sans lubrifiant ou à faible lubrification. Cela réduit les pertes sur les roulements moteurs de 48 % et optimise significativement la consommation énergétique globale du véhicule. De plus, les billes en céramique ne provoquent pas de corrosion électrochimique, résolvant ainsi complètement le problème de la défaillance des roulements causés par corrosion électrochimique dans les systèmes d’entraînement électrique.
Sur les chaînes d’assemblage automobiles automatisées, des goupilles de localisation en nitrure de silicium sont utilisées pour un positionnement précis dans les dispositifs et jauges. Leur dureté ultra-élevée et leur résistance à l’usure assurent une stabilité dimensionnelle même après des centaines de milliers de cycles de serrage. Avec un faible coefficient de dilatation thermique (3,2×10⁻⁶/K), elles maintiennent une précision de positionnement lors des opérations de soudage ou de traitement thermique, réduisant ainsi les taux de ferraille et la fréquence des recalibrages.
Dans le procédé de coulage sous pression basse pression en alliage d’aluminium, les élévateurs en nitrure de silicium sont responsables du transport de l’aluminium en fusion du four de maintien vers le moule. Le nitrure de silicium est totalement non mouillable par l’aluminium fondu, évitant les blocages causés par les composés aluminium-fer. Il offre une excellente résistance aux chocs thermiques (ne nécessitant aucun préchauffage pendant tout le processus) et a une durée de vie 5 à 8 fois plus longue que celle des montants traditionnels en fonte ou quartz, réduisant significativement le nombre d’arrêts de la fournaise pour remplacement et la quantité d’aluminium de récupération produite.
Conçu pour la mesure et la protection de la température dans les fours de raffinage automobile de l’aluminium et les fours de traitement thermique. Le manchon protecteur en nitrure de silicium est résistant à la corrosion causée par l’aluminium en fusion et aux chocs thermiques, et peut fonctionner en continu à 800°C pendant plusieurs mois sans dommage. Cela garantit des relevés de température précis et fiables, évite les dommages au thermocouple et la contamination par l’aluminium fondu causés par la rupture des tubes protecteurs, et améliore l’efficacité énergétique et la sécurité du four.
Dans le processus de raffinage des alliages d’aluminium, la rotation à grande vitesse du rotor de dégazage en nitrure de silicium décompose le gaz inerte en de minuscules bulles, éliminant ainsi l’hydrogène et les inclusions de l’aluminium en fusion. Le rotor en nitrure de silicium résiste à la corrosion de l’aluminium en fusion et aux chocs thermiques, et ne contamine pas l’aluminium en fusion. Sa durée de vie est de 4 à 6 fois plus longue que celle des rotors recouverts de graphite ou de céramique, réduisant la fréquence de remplacement, assurant une performance de dégazage constante et améliorant la qualité de moulage ainsi que les taux de fluidité.
