منتجات كربيد السيليكون

كربيد السيليكون (SiC) هو سيراميك صلب بشكل استثنائي ومقاوم للحرارة ويتميز بالعديد من الخصائص المرغوبة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات عالية الأداء التي تتطلب مواد قوية تتحمل الحرارة. ولهذا السبب غالبًا ما يتم اختيار SiC على خيارات السيراميك التقليدية.

تقدم شركة American Elements SiC في العديد من الدرجات للاستخدامات العسكرية و ACS والكواشف؛ وتطبيقات الأبحاث الصيدلانية الخاصة بالأغذية بالإضافة إلى المنتجات الكاشطة.

الصلابة

كربيد السيليكون (SiC) هو مادة ذات أداء مذهل مع العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الاستثنائية، بما في ذلك الصلابة العالية والاستقرار الميكانيكي في درجات الحرارة المرتفعة، والتوصيل الحراري الاستثنائي مع معامل تمدد منخفض، ومقاومة قوية للتآكل والأكسدة، وتركيبته المكونة من هياكل رباعية الأوجه المكونة من السيليكون والكربون المتماسكة معًا بواسطة روابط تساهمية قوية في بنيته البلورية. تجتمع هذه الخصائص الرائعة معًا في المظهر الفيزيائي الكيميائي المذهل للسيليكون SiC.

في عام 1891، اكتشف المخترع الأمريكي إدوارد ج. أتشيسون كربيد السيليكون أثناء محاولته إنتاج الماس الاصطناعي. وللقيام بذلك، قام بتسخين خليط من الطين ومسحوق فحم الكوك في وعاء حديدي باستخدام قطب كهربائي وضوء قوس الكربون العادي كأقطاب كهربائية؛ وعند رؤية بلورات خضراء لامعة ملتصقة بأحد الأقطاب الكهربائية عرف أنه حقق اكتشافًا مهمًا وأطلق على مركبه الجديد اسم "الكاربوروندوم"، الذي يتميز بصلابة مماثلة للماس.

إن نقطة انصهار كربيد السيليكون العالية والقصور الكيميائي ومقاومة الصدمات الحرارية تجعله مناسبًا للبيئات الصناعية القاسية ذات درجات الحرارة القصوى مثل المعادن المنصهرة ذات درجة الحرارة العالية والأفران البتروكيماوية. وعلاوةً على ذلك، فإن قوته ومتانته ومقاومته للتآكل تجعله مفيدًا في التطبيقات الهندسية مثل حاقنات تفجير الرمال ومحامل المضخات وأدوات القطع.

يمكن إنتاج SiC إما من خلال تلبيد السيليكون النقي ومسحوق الكربون أو الترابط التفاعلي؛ وتؤثر طريقة تكوينه بشكل كبير على بنيته المجهرية النهائية. يتم تشكيل سيكلور كلوريد السيليكون المترابط بالتفاعل عن طريق تسريب مخاليط من سيكلور السيليكون مع السيليكون السائل؛ وتتفاعل هذه الروابط المتسللة مع الكربون لترتبط بجزيئاتها الأصلية، مما يخلق روابط تفاعلية بين جزيئات سيكلور السيليكون. يتم تحضير كلوريد السيليكون الملبد عن طريق خلط مسحوق كلوريد السيليكون النقي مع مساعدات التلبيد غير الأكسيدية قبل استخدام عمليات تشكيل السيراميك التقليدية لتلبيد المادة في درجات حرارة عالية.

باستخدام نظام اختبار صلابة مناسب، يمكن قياس الصلابة على عينات من جميع أنواع المواد. لإنشاء ارتباطات بين الصلابة والخصائص الأخرى مثل قوة الشد، يجب أولاً معايرة نتائج اختبار الصلابة مع تلك المستخدمة للمعايرة.

وفقًا لأنواع مختلفة من المسافات البادئة والأحمال وأوقات السكون، قد يختلف اختبار صلابة المواد بشكل كبير. لذلك، يجب استخدام اختبارات الصلابة كدليل تقريبي فقط عند فحص المواد المخصصة للتطبيقات الحرجة.

مقاومة التآكل

كربيد السيليكون هو سيراميك غير أكسدي يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل في البيئات الصناعية القاسية. يمنع التركيب البلوري للمادة التلامس المباشر بين جزيئات الأكسجين وطبقتها السطحية، مما يساعدها على تجنب التآكل بمرور الوقت. هذه الميزة تجعل كربيد السيليكون ذو قيمة خاصة في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية حيث يمكن للعوامل الكيميائية العدوانية مثل الأملاح المنصهرة أو السبائك المعدنية أن تهاجمه، مما يجعل مقاومته لدرجات الحرارة العالية ميزة رئيسية لاستخدام كربيد السيليكون في الصناعات الحرارية والسيراميك والزجاج.

يتميز كربيد السليكون الملبد (SSiC) بمقاومته للتآكل، حيث تتمتع هذه المادة بالقدرة على تحمل مجموعة متنوعة رائعة من الأحماض (الأحماض الفسفورية والكبريتية والهيدروكلوريك والنتريك) وكذلك القواعد مثل البوتاس الأمينات والصودا الكاوية. وعلاوة على ذلك، فإنه يتميز بمعدلات تمدد حراري منخفضة ويمكن أن يكون بمثابة مادة حرارية مثالية في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية؛ كما أنه يستخدم عادةً كمادة مقاومة للتآكل في صمامات المضخات وحاقنات السفع الرملي وقوالب البثق.

وكثيراً ما يُستخدم كربيد السيليكون المنفوخ بالرمل في الطباعة على الكاربوروند، والذي يستخدم ألواحاً خزفية ذات أسطح حبيبية تحبس الحبر من البكرات لإنتاج علامات مطبوعة على الورق. وعلاوة على ذلك، يُستخدم كربيد السيليكون منذ فترة طويلة كعنصر ماص للصدمات في السترات الواقية من الرصاص نظرًا لقدرته على تخفيف الصدمات عالية السرعة.

ويستخدم التصنيع الحديث للمواد الكاشطة والحراريات والسيراميك القائمة على كربيد السيليكون خليطًا من رمل السيليكا النقي الممزوج بفحم الكربون الذي يوضع حول موصل كربون داخل فرن من نوع المقاومة الكهربائية، حيث يتسبب التيار الكهربائي في تفاعلات كيميائية بين الكربون في فحم الكوك والسيليكون في الرمل مما يؤدي إلى تلبيد المنتج في درجات حرارة مرتفعة.

تقدم Junty مجموعة شاملة من منتجات كربيد السيليكون المصممة خصيصًا لتلبية مواصفاتك الصارمة، مثل الحبيبات المصفوفة بالرمل، والحبيبات الكروية الملبدة، والقطع الكروية المضغوطة، وحراريات كربيد السيليكون المحملة بالجرافيت. يتوفر كل نوع في أحجام متعددة لاستيعاب مختلف التطبيقات - تواصل معنا اليوم وشاهد كيف يمكننا تعزيز أداء تطبيقك من خلال توفير مواد عالية الجودة تلبي أو تتجاوز معايير الصناعة بطريقة مناسبة وفي حدود الميزانية!

الخصائص الكهربائية

يمتلك كربيد السيليكون خاصية فريدة من نوعها تتمثل في العمل كمعدن وعازل في درجات الحرارة المنخفضة، ولكن أيضًا كأشباه موصلات في درجات الحرارة المرتفعة، مما يسمح بمرور التيار بحرية.

تُعد SiC مادة مثالية للتطبيقات الكهربائية ذات الفولتية العالية، خاصةً بسبب زيادة توصيلها. كما أن انخفاض فقدان النظام واستهلاك الطاقة في SiC يجعل أجهزة إلكترونيات الطاقة أصغر حجماً وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، وهذا يساعد أيضاً أنظمة الشحن السريع للمركبات الكهربائية من خلال تسريع أوقات الشحن مع تقليل الحجم والوزن الكلي للنظام.

يبدأ إنتاج كربيد السيليكون الملبد بمزيج من مادة الكربون والمواد الخام مثل فحم الكوك البترولي أو رمل الكوارتز الذي يتفاعل كيميائياً في درجات حرارة عالية للغاية في فرن مقاوم للكهرباء لتشكيل كربيد السيليكون. وبمجرد تشكيلها، يجب بعد ذلك معالجة هذه المادة الخام من خلال التكسير والطحن لتحقيق الحجم والشكل المطلوبين للحبوب قبل إجراء المزيد من الفرز والمعالجة الكيميائية للحصول على مستويات نقاء مناسبة لتطبيقات معينة.

وتحدد درجة الحرارة ومحتوى الشوائب أشكال كربيد السيليكون التي يتم إنتاجها؛ على سبيل المثال، يحدث كربيد السيليكون ألفا (a-SiC)، الذي يتميز ببنية بلورية سداسية الشكل وتكوين الورتزيت (ZnCr2O4) في درجات حرارة أعلى بينما يتشكل كربيد السيليكون بيتا (ZnSiC) في درجات حرارة أقل.

لا يتميز كربيد السيليكون بخصائصه الكهربائية فحسب، بل يتميز أيضًا بخموله الكيميائي في درجات الحرارة المرتفعة - وهو ما يجعله مرشحًا جذابًا لتطبيقات السيراميك مثل مكابح وقوابض السيارات والسترات الواقية من الرصاص والسترات الواقية من الرصاص. يمكن أن يتحمل كربيد السيليكون عالي الجودة الضغوط ودرجات الحرارة العالية التي تواجهها هذه التطبيقات، مما يوفر عمرًا أطول وأداءً أعلى. وتمتلك ترانزستورات كربيد السيليكون أيضًا جهد انهيار أعلى بكثير مقارنةً بنظيراتها من السيليكون، مما يقلل من فقد الطاقة ويزيد من الكفاءة. إن خصائص العزل الكهربائي لكربيد السيليكون تجعله مفيدًا بشكل خاص لشواحن السيارات الكهربائية، والتي يجب أن تتحمل الفولتية الكبيرة دون التعرض لسلوك توصيل غير متوقع أو فشل كارثي. لذلك، يتجه العديد من مصنعي السيارات الكهربائية إلى استخدام كربيد السيليكون في منتجاتهم.

القصور الذاتي الكيميائي

كربيد السيليكون (SiC) هو مركب كيميائي شديد الصلابة من السيليكون والكربون يوجد بشكل طبيعي كمعدن المويسانيت النادر؛ ولكن منذ عام 1893، أتاح الإنتاج الضخم لهذه المادة الكيميائية كمسحوق أو بلورة لاستخدامها في المواد الكاشطة. كما يمكن أيضًا ربط حبيبات كربيد السيليكون معًا في مواد خزفية تستخدم في مكابح السيارات والقوابض وألواح السترات الواقية من الرصاص، وكذلك في بطانات السترات الواقية من الرصاص. وأخيراً يمكن أيضاً تكوين بلورات مفردة كبيرة من كربيد السيليكون من خلال التلبيد لإنتاج أحجار مويسانيت اصطناعية تُعرف باسم المويسانيت الاصطناعي.

إن مزيج كربيد السيليكون من قوة درجات الحرارة العالية والتمدد الحراري المنخفض ومقاومة التآكل يجعله مناسبًا لمجموعة من الصناعات. وبفضل تصنيف صلابة موس تسعة - في المرتبة الثانية بعد الماس وكربيد البورون - فإن كربيد السيليكون الذي يتميز بصلابة تصل إلى تسعة - يجعل كربيد السيليكون مادة مرغوبة للغاية في المواد الكاشطة مثل عجلات الطحن أو منتجات الورق والقماش وكذلك إنتاج الحراريات المقاومة للمواد الكيميائية.

توفر مادة السيراميك مقاومة ممتازة ضد الأحماض والقلويات والمعادن المنصهرة وهجمات الزجاج وكذلك الصدمات الحرارية. وعلاوة على ذلك، فإن مساميتها الصفرية وكثافة مسامها المنخفضة تجعلها مناسبة لموانع التسرب الميكانيكية والمحامل التي يجب أن تعمل في بيئات قاسية مع القليل من التزييت المطلوب.

إن قوة كربيد السيليكون وصلابته وقوته وصلابته في درجات الحرارة العالية تجعله مادة مرغوبة للاستخدام في بناء المرايا للتلسكوبات الفلكية. وفي حين أن هذا التطبيق لهذه المادة متعددة الاستخدامات قد لا يزال جديدًا نسبيًا، إلا أن العديد من المراصد مثل تلسكوب هيرشل الفضائي يستخدم بالفعل مرايا كربيد السيليكون بهذه الصفة. وعلاوة على ذلك، يوفر التمدد الحراري المنخفض لكربيد السيليكون مزايا عند استخدامه في بناء بطانات الأفران وجدران الأفران وكذلك في المنتجات الخزفية مثل الأدوات الصحية.

وتجري حاليًا أبحاث على مواد إلكتروليت SiC القائمة على الزركونيا كطرق محتملة لتحسين تكنولوجيا البطاريات. وفي حين أنها توفر توصيلًا أيونيًا جيدًا وسلامة هيكلية، فإن عملية التحضير تتطلب درجات حرارة تشغيل عالية للحصول على أفضل النتائج. وعلى الرغم من أن التكلفة تحول دون اعتمادها على نطاق واسع، إلا أن الدارات الكهربائية المركبة من الزركونيا IGBTs توفر مزايا تفوق الدارات الكهربائية المركبة من السيليكون لتطبيقات تحويل الطاقة التي تتجاوز 600 فولت.