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