Kuličky z karbidu křemíku

Kuličky z karbidu křemíku jsou navrženy tak, aby odolávaly náročným podmínkám, a lze je nalézt v mnoha aplikacích od ložisek a energetických systémů až po přesnou výrobu polovodičů.

Karborundum se v přírodě vyskytuje jako minerál moissanit, ale od roku 1893 se masově vyrábí jako brusný materiál a surovina pro výrobu oceli.

Tvrdost

Karbid křemíku (SiC) je výjimečně tvrdý, žáru a tlaku odolný materiál, který se používá v brusných a lešticích aplikacích, řezných nástrojích, leteckých čerpadlech a ventilech, čerpadlech a ventilech a v námořních aplikacích, např. při zpracování chemikálií. Keramické kuličky SiC nabízejí výjimečnou stabilitu s hladkým povrchem umožňujícím snadné otáčení a zároveň splňují přesné specifikace a tolerance a zároveň nabízejí odolnost vůči aplikacím s vysokými teplotami. Jsou dobrou volbou pro použití v námořním prostředí nebo v provozech chemického zpracování, protože jsou odolné i proti korozi.

Keramické kuličky SiC mají vyšší pevnost v tahu než ocelové nebo hliníkové kuličky a jsou tvrdší, lehčí a odolnější proti opotřebení. Kromě toho se snadněji udržují než kovová ložiska, odolávají teplotám bez degradace nebo ztráty výkonu - jsou ideální pro vysokorychlostní aplikace v náročných prostředích a jsou k dispozici v různých tvarech a velikostech.

Tyto keramické kuličky SiC vznikají procesem spékání granulí materiálu, při němž se vytvářejí husté keramické kuličky, které jsou více než desetkrát tvrdší než přírodní diamant a lze je obrábět pomocí standardního vybavení. Jejich stechiometrii lze dokonce upravit pro zvýšení biokompatibility, což nabízí nové možnosti využití, například v lékařských zařízeních pro opravu kostí.

SiC je nejen odolný proti otěru, ale je také výjimečným tepelným vodičem a je schopen absorbovat energii; díky mnohem vyššímu bodu tání než ocel je SiC vhodný pro vysokoteplotní aplikace a je alternativou pro snižování nákladů v řadě průmyslových odvětví.

Tento vysoce výkonný materiál je neocenitelným přínosem při výrobě oceli. Používá se jako deoxidátor v elektrických pecích a pomáhá snižovat množství strusky tím, že zvyšuje teplotu při výrobě oceli a zkracuje dobu tavení - v konečném důsledku zvyšuje produktivitu a zároveň zlepšuje kvalitu. Navíc je díky svému bezpečnému použití šetrnější k životnímu prostředí než konkurenční deoxidanty; poskytuje další prostředek pro rozšíření výroby oceli při současném zlepšení kvality.

Odolnost proti korozi

Karbid křemíku (SiC) je moderní keramický materiál s tvrdými a odolnými vlastnostmi, díky nimž je vhodný pro řadu průmyslových aplikací. Kromě toho SiC poskytuje vynikající odolnost proti korozi i teplotní toleranci, což z něj činí vynikající volbu v průmyslových odvětvích, jako je výroba energie, letecký design, automobilová výroba a petrochemické zpracování.

Odolnost proti korozi je jednou z klíčových vlastností materiálů používaných v drsném prostředí. Karbid křemíku dobře odolává korozi v různých podmínkách, od kyselin, louhů a solí až po anoxii a dokonce i vodní usazeniny. Těsné uspořádání SiC vytváří silné vazby mezi atomy křemíku a uhlíku, což vede k jeho vynikající pevnosti.

Plast vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP) je vysoce odolný proti oděru, takže je vynikající volbou pro použití v náročných podmínkách, jako jsou brzdy a spojky automobilů. Kromě toho jej lze spojit s jinými materiály pro aplikace s vysokou pevností, jako jsou brzdy a spojky automobilů; navíc mohou uhlíková vlákna působit jako izolant, který snižuje přenos tepla v elektrárnách.

Karbid křemíku je díky své vynikající teplotní toleranci a nízkému koeficientu roztažnosti vynikajícím materiálem pro použití v prostředí s vysokými teplotami, jako je tavení kovů a petrochemická výroba, kde by jinak vysoký tlak a teploty mohly poškodit jiné materiály. Karbid křemíku odolává těmto extrémním teplotám, aniž by došlo k jeho nenapravitelnému poškození - tuto vlastnost sdílí s keramickými materiály, jako je porcelán.

Podle jedné studie, která hodnotila čtyři typy spojů desek SiC a SiO2: difuzní spojení kovů s mezivrstvou molybdenu nebo titanu, reakční slinování pomocí systému Ti-Si-C a slinování nanoprášku, vykazuje SiC působivou odolnost proti hydrotermální korozi v redukčním prostředí. Všechny spoje odolávaly hydrotermální korozi po dobu pěti týdnů, aniž by došlo k ústupu jejich spojovacích vrstev nebo k ústupu v důsledku ústupu způsobeného tetraedrickým spojením spojovacích vrstev, které toto chování způsobilo; výsledky ukazují, že tato metoda je pro hydrotermální korozi odolnější než metody chemicky pojených spojů.

Odolnost proti vysokým teplotám

Karbid křemíku je jedním z nejtvrdších dostupných materiálů, který odolává vysokým teplotám a tlakům, aniž by při namáhání praskal. Proto se již dlouho používá v ložiscích a dalších průmyslových aplikacích vyžadujících mimořádnou odolnost. Karbid křemíku je navíc díky své odolnosti vůči korozi a oděru ideální pro drsné prostředí; jeho lehká konstrukce navíc znamená méně vibrací při zvyšování výkonu.

Díky svým jedinečným vlastnostem se karbid křemíku stal klíčovým materiálem v několika průmyslových odvětvích, včetně automobilového a leteckého průmyslu a výroby energie. Karbid křemíku lze nalézt v keramických deskách neprůstřelných vest, v brzdách a spojkách automobilů i v elektronických zařízeních pracujících při vysokých teplotách. Kromě toho jsou součástí karbidu křemíku často i letecké motory a systémy kosmických lodí. S vysokou tepelnou odolností a trvanlivostí přicházejí i vlastnosti odolné proti opotřebení, které z karbidu křemíku činí vynikající materiál pro povlaky a součásti odolné proti opotřebení.

Materiál zrcadla z karbidu křemíku je ideální pro astronomické dalekohledy díky své nízké tepelné roztažnosti, vysoké tvrdosti a tuhosti. Lze z něj vytvořit zrcadla o průměru až 3,5 metru. Jedinečné vlastnosti karbidu křemíku navíc umožňují zachovat jeho tvar v extrémních podmínkách prostředí a udržet jeho podobu v průběhu času.

Chemická inertnost karbidu křemíku umožňuje jeho využití v lékařských aplikacích v celé řadě oborů. Jeho chemicky stabilní povaha znamená, že může odolávat sterilizačním procesům, aniž by došlo ke zhoršení jeho vlastností nebo biokompatibility, což z něj činí fantastickou volbu materiálu pro chirurgické nástroje vyžadující vysokou odolnost a odolnost proti korozi.

Výroba karbidu křemíku je vysoce sofistikovaná a vyžaduje odborné znalosti a řemeslnou zručnost. Při výrobě se používají pokročilé techniky spékání, jako je chemické napařování, a vzniká prášek karbidu křemíku s řízenou distribucí velikosti částic, což vede ke zlepšení mechanických vlastností, jako je mikrotvrdost, pevnost v ohybu a lomová houževnatost. Karbid křemíku lze také použít jako antioxidant při výrobě oceli, který pomáhá zachovat užitečné oxidy kovů, které by se jinak ztratily; tato špičková technologie zvyšuje účinnost a zároveň zkracuje dobu potřebnou k výrobě oceli.

Odolnost proti oděru

Karbid křemíku, častěji označovaný jako karborundum nebo SiC, je anorganická chemická sloučenina složená z křemíku a uhlíku, která se v přírodě vyskytuje jako drahokam moissanit. Vyrobené práškové nebo krystalické formy tohoto tvrdého chemického materiálu se také vyrábějí pro aplikace vyžadující vysokou odolnost, jako jsou neprůstřelné vesty, ložiska, keramické desky v brzdách/spojkách automobilů a také spínací senzory/spínače díky svým vysokým vodivostním vlastnostem.

Karbid křemíku vyniká mezi běžnými materiály širokým pásmovým rozpětím, díky čemuž je ideální pro vysoce účinné aplikace výroby energie a pro aplikace vyžadující vysokou teplotní odolnost a ochranu proti korozi - například v leteckém a automobilovém průmyslu, energetice a ropném a plynárenském průmyslu.

SiC je všeobecně uznáván pro svou mimořádnou odolnost proti otěru. Protože je SiC výrazně tvrdší než ocel, představuje dlouhodobou a odolnou volbu v průmyslovém prostředí a díky svým nemagnetickým vlastnostem je bezpečný pro citlivé elektronické aplikace.

SiC je známý tím, že je pevný a lehký. Díky tomu je ideální pro aplikace, kde se vyžaduje zvýšený výkon při aplikacích citlivých na hmotnost; jeho lehkost snižuje namáhání strojních systémů, zlepšuje účinnost a zároveň zvyšuje životnost. Navíc je SiC díky své menší hustotě atraktivním řešením.

SiC má díky své krystalické struktuře a velkému povrchu vynikající odolnost proti otěru, kterou lze ještě zvýšit nanesením povlaku z uhlíku podobného diamantu (DLC). To může zvýšit jeho odolnost proti oděru až 10x!

Odolnost karbidu křemíku proti otěru závisí na několika faktorech, včetně jeho chemické stability, mechanických vlastností a odolnosti proti tepelným šokům. Kromě toho je karbid křemíku díky své odolnosti vůči vysokým teplotám a tlaku vhodný pro letecký, automobilový a ropný a plynárenský průmysl a také pro sterilizační procesy a sterilizační postupy - je tedy vynikající volbou pro lékařské nástroje a zařízení.

Byla navržena nová technika kulového frézování, která umožňuje účinně zušlechťovat částice karbidu křemíku před jejich výrobou. Tento přístup využívá různé velikosti frézovacích kuliček s cílem změnit velikost částic a zároveň zlepšit morfologii a mikrostrukturu a snížit spotřebu energie během frézování.