窒化ケイ素は、耐熱衝撃性、耐食性に優れ、高温でも高い強度、破壊靭性を持つ優れたエンジニアリングセラミックスです。当社の窒化ケイ素は、独自のプロセス技術※により、高い強度、熱伝導の特性を有しており、信頼性の高い構造体として広く使用されています。特に、高熱伝導 窒化ケイ素（SN241O）は、当社の従来材（SN240O）と比較して２倍の熱伝導率を有し、優れた耐熱衝撃性を有しています。このため、電気ヒーター・ガス燃焼バーナー等の熱源の保護管として使用されており、省エネ・CO2削減の推進に寄与しています。
※京セラ調べ（2022年7月25日現在）
特長
- 高熱伝導率 54W/m・K当社従来材（SN240O）と比較して２倍の熱伝導率
- 高耐熱衝撃性 Δt=900℃熱衝撃による破損リスクの低減
- 溶融金属への高い耐食性溶融金属に対して反応性が低く（高耐食性）、濡れ性が悪い（付着しにくい）
用途例
アルミ溶湯保持炉のヒーターチューブ（保護管）として採用されている事例
省エネルギー化
熱伝導率の高い窒化ケイ素 SN241O は、高熱効率を実現できます。
例えば、5ton のアルミ溶湯を730 ℃に維持しようとした場合、従来の窒化ケイ素 SN240O と比較して、ヒーターの温度設定を低くすることができ、使用エネルギーを削減できます。下表はその一例です。
| 材質 | アルミ溶湯温度 | ヒーターチューブ 内温度 |
Δt |
|---|---|---|---|
| 窒化ケイ素 SN240O |
730℃ | 930℃ | 200℃ |
| 高熱伝導 窒化ケイ素 SN241O |
730℃ | 880℃ | 150℃ |
※ Δt ＝ [ヒーターチューブ内温度] － [アルミ溶湯温度]
熱伝導率比較
当社従来材及び他社構造部材向け窒化ケイ素材料との比較
動画 -31秒-
加熱したホットプレートの上に同じ厚みの窒化ケイ素、さらにその上にロウソクを載せ、当社従来材（SN240O）と高熱伝導 窒化ケイ素（SN241O）の熱の伝わる速さ（熱伝導率）の違いを視覚化しました。
溶融金属への高耐食性
溶融金属に対して反応性が低く（高耐食性で）、濡れ性が悪い（付着しにくい）特性を有しています。また高温下で高強度であるため、溶解アルミニウムに対しても長期間使用できます。
濡れ性試験結果
試験条件：
ADC12（アルミニウム合金） を各材質のプレートに載せ、1,000℃（真空）加熱後、冷却
京セラ 窒化ケイ素（SN241O）
SKD材（金属）
特性データ比較
当社従来材（SN240O）と高熱伝導 窒化ケイ素（SN241O）の主な特性比較
| 材質 材質記号 |
窒化ケイ素 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| SN241O | SN240O | ||||
| 呈色 | 黒色 | 黒色 | |||
| 密度 | g/cm3 | 3.2 | 3.3 | ||
| 機械的特性 | ビッカース硬さ HV9.807N | GPa | 13.8 | 14.0 | |
| ３点曲げ強さ | MPa | 790 | 1,020 | ||
| ヤング率 | GPa | 290 | 300 | ||
| ポアソン比 | - | 0.28 | 0.28 | ||
| 破壊靭性（SEPB） | MPa・m1/2 | 6-7 | 7 | ||
| 熱的特性 | 平均線膨張率 | 40～400℃ | × 10-6/K | 2.9 | 2.8 |
| 40～800℃ | 3.5 | 3.3 | |||
| 熱伝導率 | 20℃ | W/（m・K） | 54 | 27 | |
| 比熱容量 | J/（ｇ・Ｋ） | 0.66 | 0.65 | ||
| 耐熱衝撃温度差（相対法、水中投下） | ℃ | 900 | 800 | ||
高熱効率によるコスト削減、及び交換頻度削減、CO2削減によるサステナブルな事業推進をご検討の方など、是非お気軽にご相談ください。
本ページに記載の数値は全て社内測定による代表値であり、製品の仕様を保証する値ではありません。