新闻知识
2026年10月13日

氮化硅为什么难加工?从硬度到断裂韧性

氮化硅陶瓷是具备高强度,高耐磨,以及优秀电绝缘性能的材料,在半导体、航天航天、工业设备上都一直有着很广泛的应用。但是,氮化硅不是一种好加工的材料,要把一块氮化硅板材加工成一个能够在设备上稳定运行的零件,这并不简单,跟加工金属不一样,陶瓷材料大部分硬度都非常高,如果使用传统刀具进行铣削,是完全行不通的。

那么,氮化硅究竟难加工在哪里?又该如何正确加工氮化硅,来避免加工造成的崩边,内裂等问题。

氮化硅难加工的原因

氮化硅可以说是我们目前加工过最难的陶瓷材料了,不仅硬度超高,而且还韧性十足
高硬度带来的难点是常规的金属加工刀具不适用,但如果只是单纯的材料硬度高,采用烧结金刚石或电镀金刚石刀具就能达到快速去除的目的,而氮化硅除了硬度高以外,还有非常高的断裂韧性,所以使用非常硬的刀具去加工,也并不能保证快速去除材料,因为氮化硅抵抗裂纹扩展的能力较强,所以无法利用材料的脆性破碎快速去除材料。

如何加工氮化硅

完整的氮化硅零件加工分为很多步骤,通常在粗加工阶段,会使用金刚石砂轮进行磨削,将材料进行成型一部分,然后通过CNC进行钻孔,开槽,异形结构的铣削,然后再回到磨床进行精磨,把尺寸控制在图纸要求当中。

常规生产流程:磨床/线割开料—CNC加工—精磨—抛光—检验

当然这个流程并不适用于所有零件,针对每个不同的结构件,流程可能会有一些变化

磨削砂轮的选择

其实根据实际的图纸情况去进行砂轮目数的选择才是最佳做法

当然常规情况下,选择用粗砂轮去快速去除材料,是降低成本和提升加工效率不错的选择,而在需要管控粗糙度,平面度,平行度等指标的时候,则是要选用细砂轮对零件进行精密磨削,已保证后续通过抛光工艺能够实现较高的粗糙度和平面度等。

CNC刀具的选择

在加工氮化硅我们选择的刀具,则和别的陶瓷材料有一些区别

可加工陶瓷(Macor、shapal)加工起来相对简单,因为材料的特性,所以对刀具的要求不会很高

而氮化硅陶瓷由于硬度和断裂韧性的原因,在使用金刚石烧结刀具进行加工的时候,去除量往往不如预期,而且损坏特别大,所以我们采用价格实惠,刀具相对不那么硬的刀具,多次加工,以达到加工时间和效率的最大化。

小孔的崩边如何处理

在硬脆材料上处理小孔无疑是加工当中最容易出现崩边现象的原因,那要如何避免呢?

我们会在材料加工孔的时候留有余量,在孔、槽结构加工完,出现崩边的时候,再通过磨床对这部分崩边进行去除。当然,在客户允许的情况下,增加倒角无疑也是另外一种好办法。

氮化硅陶瓷加工能力

下表列出了我们目前对于氮化硅陶瓷的加工能力,供您参考

能力氮化硅
最大尺寸400*400mm
平面度0.001mm(Φ300)
同心度0.005mm
圆柱度0.001mm
平行度0.001mm
最小壁厚0.4mm
最小孔径0.3mm
最小槽宽1mm
最小内螺纹M2.0
抛光Ra0.005μm
喷砂/粗化2

相关阅读