Продукти от силициев карбид

Силициевият карбид (SiC) е изключително твърда, топлоустойчива керамика, която се отличава с много желани характеристики, което я прави подходяща за високопроизводителни приложения, изискващи здрави материали с толерантност към топлина. Поради тази причина SiC често се избира пред традиционните керамични варианти.

American Elements предлага SiC в многобройни разновидности за военни цели, ACS и реагенти; приложения за фармацевтични изследвания в хранително-вкусовата промишленост, както и абразивни продукти.

Твърдост

Силициевият карбид (SiC) е материал с впечатляващи характеристики и много изключителни физико-химични свойства, включително висока твърдост и механична стабилност при повишени температури, изключителна топлопроводимост с нисък коефициент на разширение, силна устойчивост на корозия и окисляване и състав от тетраедрични структури, съставени от силиций и въглерод, поддържани заедно чрез силни ковалентни връзки в кристалната му структура. Тези впечатляващи характеристики се обединяват в забележителния физико-химичен профил на SiC.

През 1891 г. американският изобретател Едуард Г. Ачесън открива силициевия карбид, докато се опитва да произведе изкуствени диаманти. За целта нагрява смес от глина и прахообразен кокс в желязна купа, като използва като електроди нейния електрод и обикновена въглеродна дъгова лампа; след като вижда яркозелени кристали, прикрепени към единия електрод, той разбира, че е направил важно откритие, и нарича новото си съединение "карборунд", с твърдост, подобна на диаманта.

Високата температура на топене, химическата инертност и устойчивостта на термичен шок правят силициевия карбид подходящ за тежки индустриални среди с екстремни температури, като например високотемпературни пещи за разтопени метали и нефтохимически пещи. Освен това неговата здравина, издръжливост и устойчивост на корозия го правят полезен в инженерни приложения като инжектори за пясъкоструене, лагери на помпи и режещи инструменти.

SiC може да бъде произведен чрез синтероване на чист силициев и въглероден прах или чрез реакционно свързване; методът на образуване оказва голямо влияние върху крайната му микроструктура. Реакционното свързване на SiC се образува чрез инфилтриране на смеси от SiC с течен силиций; тези инфилтрирани уплътнения реагират с въглерода, за да се свържат с първоначалните си частици, създавайки реакционни връзки между SiC частиците. Синтезираният SiC се приготвя чрез смесване на чист SiC прах с неоксидни спомагателни вещества за синтероване, преди да се използват конвенционалните процеси на керамично формоване за синтероване на материала при високи температури.

С помощта на подходяща система за изпитване на твърдост може да се измерва твърдостта на проби от всички видове материали. За да се създадат корелации между твърдостта и други свойства, като например якост на опън, резултатите от изпитването на твърдост трябва първо да се калибрират спрямо тези, използвани за калибриране.

В зависимост от различните видове врязващи инструменти, натоварвания и време на престой, изпитването на твърдостта на материалите може да варира в широки граници. Поради това тестовете за твърдост трябва да се използват само като груб ориентир при сортиране на материали, предназначени за критични приложения.

Устойчивост на корозия

Силициевият карбид е неоксидна керамика с отлична устойчивост на корозия в тежки индустриални условия. Кристалната структура на материала предотвратява директния контакт между молекулите на кислорода и повърхностния му слой, което му помага да избегне разрушаване с течение на времето. Тази особеност прави силициевия карбид особено ценен при високотемпературни приложения, където агресивни химически агенти като разтопени соли или метални сплави биха могли потенциално да го атакуват, което прави устойчивостта му на високи температури ключово предимство при използването на силициев карбид за огнеупорни материали, керамика и стъкларска промишленост.

Синтезираният силициев карбид (SSiC) се отличава със своята устойчивост на корозия, като този материал е способен да издържа на впечатляващо разнообразие от киселини (фосфорна, сярна, солна и азотна), както и на основи, като калиев амин и сода каустик. Освен това той се отличава с ниски стойности на термично разширение и дори може да служи като идеална огнеупорна материя при високотемпературни приложения; той също така често се използва като износоустойчив материал в помпи, клапани, инжектори за пясъкоструене и матрици за екструдиране.

Пясъкоструйният SiC често се използва в карборундовата графика, при която се използват керамични плочи с гранулирана повърхност, които задържат мастило от валяците, за да се получат отпечатани знаци върху хартия. Освен това силициевият карбид отдавна се използва като ударопоглъщащ компонент в бронежилетките поради способността му да смекчава удари с висока скорост.

Съвременното производство на абразиви, огнеупорни материали и керамика на базата на силициев карбид използва смес от чист кварцов пясък, смесен с въглероден кокс, който се поставя около въглероден проводник в пещ от типа на електрическото съпротивление, където електрическият ток предизвиква химически реакции между въглерода в кокса и силиция в пясъка, което води до синтероване на продукта при повишени температури.

Junty предлага богат избор от SiC продукти, съобразени с вашите точни спецификации, като например пясъкоструйни гранули, спечени сферични зърна, пресовани сферични парчета и огнеупорни материали от силициев карбид с графитно покритие. Всеки тип се предлага в множество размери, за да се приспособи към различни приложения - свържете се с нас днес и вижте как можем да подобрим производителността на вашето приложение, като предоставим качествени материали, отговарящи на или надхвърлящи индустриалните стандарти по експедитивен и бюджетен начин!

Електрически свойства

Силициевият карбид притежава уникалното свойство да действа едновременно като метал и изолатор при ниски температури, но също така и като полупроводник при по-високи температури, позволявайки на тока да преминава свободно през него.

SiC е идеален материал за електрически приложения при по-високи напрежения, особено поради повишената си проводимост. Намалените системни загуби и консумация на енергия на SiC правят устройствата за силова електроника по-малки и по-енергийно ефективни - това подпомага и системите за бързо зареждане на електромобили, като ускорява времето за зареждане и същевременно намалява общия размер и тегло на системата.

Производството на синтерован силициев карбид започва със смес от въглероден материал и суровини, като петролен кокс или кварцов пясък, които влизат в химическа реакция при изключително високи температури в пещ с електрическо съпротивление, за да се образува SiC. След като се образува, този суров материал трябва да се обработи чрез натрошаване и смилане, за да се постигне необходимата големина и форма на зърната, след което да се извърши допълнително сортиране и химическа обработка, за да се получат нива на чистота, подходящи за конкретни приложения.

Температурата и съдържанието на примеси определят кои форми на SiC се произвеждат; например алфа силициев карбид (a-SiC), който се характеризира с хексагонална кристална структура и образуване на вурцит (ZnCr2O4), се получава при по-високи температури, докато бета SiC (ZnSiC) се образува при по-ниски температури.

Силициевият карбид се отличава не само с електрическите си свойства, но и с химическата си инертност при по-високи температури - нещо, което го прави привлекателен кандидат за керамични приложения като автомобилни спирачки и съединители, бронежилетки и бронежилетки, устойчиви на куршуми. Висококачественият SiC може да издържи на високите натоварвания и температури, които се срещат при тези приложения, осигурявайки по-дълъг живот и повишена производителност. Транзисторите от силициев карбид също така притежават много по-високо пробивно напрежение в сравнение със силициевите си аналози, което намалява загубите на мощност и увеличава ефективността. Електроизолационните свойства на силициевия карбид го правят особено изгоден за зарядни устройства за електрически превозни средства, които трябва да издържат на големи напрежения, без да се наблюдава непредсказуемо поведение на проводимост или катастрофална повреда. Затова много производители на електрически превозни средства се обръщат към силициевия карбид в своите продукти.

Химическа инерция

Силициевият карбид (SiC) е изключително твърдо химическо съединение на силиций и въглерод, което се среща в природата като редкия минерал моисанит; от 1893 г. обаче масовото производство прави този химически материал достъпен под формата на прах или кристал за използване като абразиви. Зърната на силициевия карбид могат да бъдат слепени в керамични материали, използвани в автомобилни спирачки, съединители, пластини за бронежилетки, както и в облицовки за бронежилетки. И накрая, големи единични кристали от SiC могат да бъдат създадени и чрез синтероване, за да се получат синтетични скъпоценни камъни от мозайка, известни като синтетичен мозайка.

Комбинацията от висока температурна якост, ниско термично разширение и устойчивост на корозия прави силициевия карбид подходящ за редица индустрии. Силициевият карбид, който се отличава с твърдост по скалата на Моос от девет - втора по ред след диаманта и боровия карбид - е изключително търсен материал за абразиви, като например шлифовъчни дискове или продукти от хартия и плат, както и за производство на химически устойчиви огнеупорни материали.

Керамичният материал предлага отлична устойчивост на киселини и основи, разтопени метали и стъкло, както и на термичен шок. Освен това нулевата му порьозност и ниската плътност на порите го правят подходящ за механични уплътнения и лагери, които трябва да работят в агресивна среда с малка нужда от смазване.

Високотемпературната якост, твърдост и твърдост на силициевия карбид го правят желан материал за използване в конструкцията на огледала за астрономически телескопи. Макар че това приложение на този универсален материал все още е сравнително ново, няколко обсерватории като космическия телескоп "Хершел" вече използват огледала от силициев карбид в това качество. Освен това ниското термично разширение на силициевия карбид предлага предимства при изграждането на облицовки на пещи и стени на пещи, както и за керамични продукти като санитарна керамика.

Електролитните материали на основата на SiC с циркониева основа в момента се изследват като потенциални начини за подобряване на технологията на батериите. Въпреки че те предлагат добра йонна проводимост и структурна цялост, процесът на получаване изисква високи работни температури за постигане на оптимални резултати. Въпреки че цената не позволява широкото им разпространение, IGBT от цирконий предлагат предимства пред силициевите IGBT за приложения за преобразуване на енергия над 600 V.