Taille et part du marché des boules de nitrure de silicium, par type (<0,5, 5-<1,0, 1,0-1,5, <1,5) ; Application - Analyse mondiale de l'offre et de la demande, prévisions de croissance, rapport statistique 2025-2037

Marché des boules de nitrure de silicium : moteurs de croissance et défis

Moteurs de croissance

• Utilisation intensive dans diverses industries d'utilisation finale : les billes de nitrure de silicium sont très appréciées pour leurs propriétés exceptionnelles, notamment une résistance élevée, une faible densité, une résistance à l'usure et à la corrosion et une stabilité thermique supérieure. Ces propriétés les rendent indispensables dans diverses applications hautes performances, stimulant la croissance du marché des billes de nitrure de silicium. Dans le secteur automobile, ils sont largement utilisés dans les roulements hybrides des véhicules électriques (VE) pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire la corrosion électrocyclique. Dans l'industrie aérospatiale et de défense, leur légèreté et leur durabilité les rendent idéales pour les composants de précision, tandis que dans l'énergie éolienne, ils améliorent la fiabilité des roulements de turbine. Le matériau peut répondre à des exigences spécifiques, telles que les opérations de maintenance des avions, grâce aux applications notables de ces billes dans des conditions de lubrification et d'usure extrêmes, telles que des températures extrêmes, des écarts de température importants et des vides ultra poussés.
  
  Il est prévu que les roulements en nitrure de silicium continueront à être largement utilisés dans diverses applications industrielles en raison de leurs performances exceptionnelles dans des conditions difficiles. De plus, en présence de champs magnétiques, les roulements à billes en nitrure de silicium fonctionnent mieux dans les dispositifs utilisés pour la fabrication de semi-conducteurs. La principale justification du nitrure de silicium dans les applications exposées aux champs magnétiques est son caractère amagnétique. Dans ce type d'applications, l'utilisation de billes d'acier peut modifier le couple de rotation ou perturber le champ magnétique.
  
  Selon le SEMI, les fabricants d'équipement d'origine s'efforcent d'obtenir des résultats satisfaisants. Les ventes mondiales (OEM) de tous les équipements de fabrication de semi-conducteurs devraient atteindre 113 milliards de dollars en 2024, établissant un nouveau record pour l'industrie et augmentant de 6,5 % par an. Avec l'aide des segments front-end et back-end, la croissance des équipements de fabrication de semi-conducteurs devrait se poursuivre dans les années à venir, établissant de nouveaux records de 121 milliards de dollars en 2025 et de 139 milliards de dollars en 2026. Par conséquent, les ventes croissantes d'équipements de fabrication de semi-conducteurs stimuleront la demande de billes de nitrure de silicium.
• Utilisation croissante dans les applications biomédicales : les billes de nitrure de silicium représentent un biomatériau exemplaire attribuable à la diversité de leurs propriétés matérielles. Des recherches scientifiques récentes ont facilité des approches innovantes pour l’application du nitrure de silicium dans divers domaines biomédicaux. Au-delà de ses caractéristiques mécaniques, thermiques et chimiques exceptionnelles, le nitrure de silicium possède des propriétés uniques supplémentaires qui améliorent son utilité dans les applications orthopédiques, en particulier pour les prothèses de hanche et de genou ainsi que pour les implants rachidiens. Selon les estimations des National Institutes of Health (NIH), le volume des arthroplasties totales de la hanche et du genou augmentera respectivement de 37,7 % (n=130 766) et 36,6 % (n=137 341) par rapport aux niveaux de 2018 d'ici 2060. Par conséquent, cette augmentation accélérera l'expansion du marché des billes de nitrure de silicium.
  
  Notamment, sa nature partiellement radiotransparente élimine les distorsions d'image en radiographie standard, permettant ainsi une évaluation plus précise de l'implant lors des interventions chirurgicales et des évaluations postopératoires. S'étant imposés comme un matériau bénéfique pour les implants rachidiens, les chercheurs ont également commencé à explorer le potentiel des billes de nitrure de silicium pour les implants dentaires et les implants craniomaxillo-faciaux. La demande croissante d'implants dentaires sans métal a largement contribué à l'intérêt porté aux billes de nitrure de silicium au sein de l'industrie mondiale des implants dentaires.

Défis

• Disponibilité de produits contrefaits : les roulements contrefaits contribuent de manière significative aux pannes fréquentes de composants, entraînant une augmentation des dépenses, des risques accrus et une diminution de la fiabilité des machines. Ces produits contrefaits sont souvent fabriqués par des travailleurs à faible salaire utilisant des équipements obsolètes et des matériaux de qualité inférieure. En raison de leur construction, ces roulements d'imitation ressemblent beaucoup aux roulements authentiques, ce qui rend difficile pour les acheteurs de faire la distinction entre les deux. L'utilisation de ces roulements de qualité inférieure entraîne des pannes plus fréquentes, augmentant ainsi les coûts de maintenance et de remplacement associés. Ces dépenses supplémentaires dépassent presque invariablement les économies initiales réalisées grâce à la réduction du prix unitaire au moment de l'achat. Par conséquent, ce facteur entravera la croissance du marché des billes de nitrure de silicium.
• Contraintes de durabilité causées par les contraintes de fatigue et les limites des tests : Étant donné que la fatigue par contact de roulement (RCF) provoque la croissance de fissures, les billes de nitrure de silicium sont sensibles aux imperfections de surface et peuvent échouer à cause d'éclats de fatigue provenant de fissures en C préexistantes ou de fissures de cône partielles. Pour obtenir la dimension de finition des billes submicroniques et les caractéristiques de surface qui entraînent (inévitables) des collisions de billes à faible vitesse et des fissures de surface déclenchées par le champ de contrainte de traction radiale, qui est maximal à la périphérie de contact, les billes de nitrure de silicium sont fabriquées à l'aide d'un processus de rodage.
  
  Les fissures en C sont plus fréquemment observées dans les collisions sphère à sphère et elles ont non seulement des faces de fissures non planaires, mais possèdent également des pointes de fissures non planaires, par opposition aux fissures coniques axisymétriques qui résultent des collisions normales de sphères. Avec une diminution du CFS et une augmentation du diamètre de la bille, le coût des techniques d'évaluation non destructive (END) des billes de nitrure de silicium augmente de façon exponentielle et peut représenter une part importante du coût total de fabrication. Les processus d'inspection sont rendus plus difficiles par la nature non conductrice du matériau et sa transparence modeste.