Sintret siliciumcarbid

Siliciumcarbid er en højtydende keramik med enestående hårdhed, slidstyrke og varmeledningsevne. Men dets komplekse geometri gør præcis bearbejdning ekstremt udfordrende; diamantværktøjer skal anvendes for at opnå maksimal nøjagtighed, når man arbejder med det.

Saint-Gobain bruger flere produktionsmetoder til at fremstille sintrede siliciumcarbidprodukter af højeste kvalitet. Vi anvender reaktionssintring og trykløse sintringsprocesser til fuldt fortættede keramiske produkter, der er designet til at modstå krævende anvendelser.

Høj styrke

Siliciumcarbidkeramik er noget af det hårdeste og stærkeste, der findes, og det bevarer sin styrke ved høje temperaturer, samtidig med at det er slagfast. På grund af denne kombination af hårdhed og styrke er siliciumcarbid et ideelt materialevalg til mange krævende anvendelser; især er det modstandsdygtigt over for korrosion og oxidation, samtidig med at det har en lav varmeudvidelseskoefficient samt fremragende tribologiske egenskaber og er en elektrisk halvleder.

Masceras sintrede siliciumcarbidmaterialer VSiC og PGS-100 til pumpetætninger giver langvarig holdbarhed i barske miljøer, der omfatter korrosion og slid. Standardstørrelser og -geometrier for VSiC gør dem velegnede til de fleste typer pumper, mens PGS-100 er tilsat grafit, som øger smøreevnen og giver bedre PV-evne mellem de hårde parringsflader, hvilket resulterer i større tørløbsoverlevelse og øget tætningsevne.

Reaktionssintring (RS-SiC) er en af de mest eftertragtede fremstillingsprocesser for siliciumcarbid på grund af dens tætte struktur, lave forarbejdningstemperatur, gode formbarhed og høje renhed. Desværre har mekaniske egenskaber som styrke og Youngs modul for RS-SiC en tendens til at være lavere på grund af reststørrelsen af silicium (Si) i mikrostrukturen.

Trykløs sintring af siliciumcarbidkeramik (PS-SiC) er en anden metode til fremstilling af siliciumcarbidkeramik, hvor der anvendes ultrafint SiC-pulver blandet med små mængder sintringsadditiver til at danne et tæt materiale med fine korn. Det har fremragende mekaniske egenskaber og formningsmetoder, hvilket gør denne teknik velegnet til forskellige anvendelser.

Høj stivhed

Siliciumcarbid (SiC) kaldes ofte for et af de hårdeste keramiske materialer, der findes i dag. SiC er bemærkelsesværdigt, fordi dets styrke og hårdhed forbliver konstant selv ved meget høje temperaturer, hvilket gør det til et ekstremt modstandsdygtigt materiale, der er modstandsdygtigt over for slid, korrosion og termisk chok - endnu mere imponerende er det, at dets vægt er halvt så stor som stål, samtidig med at det har en lav udvidelseskoefficient og gode varmeledningsegenskaber.

Sintret siliciumcarbid fremstilles ved at blande fint og rent siliciumcarbidpulver med ikke-oxidiske sintringsadditiver og derefter komprimere dette pulveriserede materiale ved hjælp af traditionelle keramiske formningsprocesser såsom isostatisk presning, trykpresning eller sprøjtestøbning. Disse metoder til keramisk formning gør det muligt at skabe meget komplekse former uden at gå på kompromis med sintringsegenskaberne.

Reaktionsbundet og trykløs sintring af siliciumcarbid er to primære former for sintringsteknologi, der begge kan skabe ekstremt stærk, hård og holdbar keramik til højtemperaturanvendelser; hver type har forskellige egenskaber, der kan gøre den velegnet til bestemte opgaver eller anvendelser.

Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories' Reaction Bonded Silicon Carbide (SSiC), der fremstilles ved reaktionssintring, har enestående kemiske og mekaniske egenskaber ved temperaturer på over 2.000 °C til slutanvendelser. Det giver enestående modstandsdygtighed over for termisk chok, kemisk korrosion og har fremragende modstandsdygtighed over for oxidation samt krybestyrke.

Modstandsdygtighed over for høje temperaturer

Sintret siliciumcarbid tåler høje temperaturer og er samtidig modstandsdygtigt over for korrosion, oxidering og stød, hvilket gør det til et af verdens hårdeste materialer. Det kan modstå intens varme og tryk uden at revne under belastning og er derfor et ideelt materialevalg til blæsedyser, der bruges i krævende miljøer som kraftværker eller stålsintringsanlæg.

SSiC kan modstå temperaturer på op til 1.900 grader Celsius, hvilket er langt over de fleste legeringers smeltepunkt. Desuden er det meget modstandsdygtigt over for kemisk erosion og kemisk påvirkning, hvilket gør det til et velegnet materiale til krævende anvendelser som f.eks. metalstøbning.

Sintret siliciumcarbid fremstilles ved hjælp af flere keramiske formningsprocesser, herunder ekstrudering (rør) og kold isostatisk presning til plader og blokke. Efter at være blevet bearbejdet til præcise tolerancer sintres det i en kontrolleret atmosfære for at forhindre oxidering og blive et stærkt, hårdt og varmeledende materiale. Selv om denne produktionsmetode er dyr og tidskrævende, giver den siliciumcarbidprodukter i topkvalitet med stor styrke, hårdhed og varmeledningsevne.

Reaktionsbundet siliciumcarbid (RBSIC) kommer derimod til kort, når det gælder bøjningsstyrke, kemisk modstandsdygtighed og brudstyrke. Reaktionsbundet siliciumcarbid dannes ved at sprøjte flydende silicium ind i porøse kulstof- eller grafitpræforme; dets produktionsomkostninger er lavere end for SSiC, mens mindre dele og komplekse former er lettere at fremstille ved hjælp af det; dets ydeevne ved høje temperaturer overgår også det konkurrerende materiales.

Ledningsevne ved høj temperatur

Varmeledningsevnen for sintret siliciumcarbid øges, når indholdet af tilsætningsstoffer ændres, på grund af en stigning i eutektisk væskefase mellem SiC-korn med stigende temperatur, hvilket får den keramiske tæthed til at stige, hvilket fører til større elektrisk ledningsevne gennem det isolerende netværk.

SSiC har højere sintringstemperaturer, der gør det lettere at bearbejde og giver snævrere tolerancer end reaktionsbundet siliciumcarbid (RBSIC), hvilket gør det velegnet til fremstilling af komponenter til procesudstyr som dyser, ventiler, akselmuffer eller ovnmøbler.

Morgans Purebide(r) SSiC-kvalitet giver enestående slidstyrke med fremragende kemisk modstandsdygtighed og enestående bøjningsstyrke ved høje temperaturer. Desuden øger tilsætningen af fri grafit smøreevnen for at forbedre trykhastigheden mellem hardface-parrene.

Reaktionsbundet siliciumcarbid skabes ved at infiltrere smeltet silicium i porøse kulstof- eller grafitpræforme og derefter presse og sintre dem for at producere reaktionsbundet siliciumcarbid (RBSC). Selv om styrken og hårdheden kan være lavere end for SSiC, giver reaktionsbundet SC fremragende slidstyrke, samtidig med at det er meget billigere at producere - og produktionstiden kan ofte være hurtigere, hvilket gør denne løsning attraktiv til visse anvendelser.

Trykløst sintret siliciumcarbid har de mekaniske egenskaber af et polykrystallinsk, kubisk materiale med lav udvidelseskoefficient, hvilket gør det velegnet til præcisionsopgaver som støbeforme og sliddele. Desuden viser dets holdbarhed ved ekstreme temperaturer fremragende modstandsdygtighed over for kemiske angreb, samtidig med at det giver termisk stabilitet som en ekstra bonus.