Hvad er siliciumcarbid?

Siliciumcarbid har meget høj styrke ved forhøjede temperaturer samt stor hårdhed, korrosionsbestandighed, modstandsdygtighed over for termisk chok og tolerance over for termisk chok.

Reaktionsbundet siliciumcarbid (RBSiC) fremstilles ved at infiltrere flydende silicium i porøse kulstof- eller grafitpræforme med præcise dimensioner. Denne proces giver produkter med høj densitet og præcise dimensioner.

Hårdhed

Siliciumcarbid, eller SiC, er et uforgængeligt keramisk materiale, der kan modstå høje temperaturer, kemisk korrosion og mekanisk slid. Som et af de mest almindeligt anvendte slibekorn med en gennemsnitlig Mohs-hårdhed på 9, der kan sammenlignes med diamant, har SSiC fremragende erosionsmodstand og termisk stabilitet - ideelt til applikationer, der kræver hurtig hastighed og tolerancer under bearbejdning.

Sintret og reaktionsbundet siliciumcarbid er de to primære former for siliciumcarbid. Reaktionsbundne varianter har tendens til at være tættere, men har lavere duktilitet og styrke. Produktionen involverer at infiltrere porøse metal- eller keramiklegemer med flydende silicium for at reagere med tilstedeværende kulstofmolekyler, fylde porerne og derefter sintre for at danne tætte faste masser.

Sintret siliciumcarbid (SSiC) fremstilles ved at presse og sintre pulveriseret a-SiC med sintringsadditiver til et fast stykke materiale, normalt til anvendelser, der kræver høje niveauer af styrke og hårdhed. SSiC findes i forskellige former og størrelser for at imødekomme kravene fra forskellige industrier.

Sintring er en termokemisk reaktion, hvor pulverpartikler kombineres for at danne et fast stykke materiale, hvilket skaber et enkelt, ensartet stykke med relativt lave temperaturer og korte sintringstider. Det gør SSiC til et økonomisk materiale med bedre mekaniske egenskaber og kemisk resistens end rene CVD a-SiC-fremstillingsprocesser.

Korrosionsbestandighed

Siliciumcarbid udviser fremragende kemisk resistens over for aggressive miljøer som saltsyre og svovlsyre. Desuden danner den unikke struktur et beskyttende overfladelag, der giver maksimal beskyttelse. Dette forklarer den høje ydeevne over for baser (f.eks. kaliumchlorid og kaustisk soda) samt oxiderende syrer som salpetersyre. Denne modstandsdygtighed kan tilskrives dets iboende egenskaber, som skaber et passiveringslag på overfladen.

Dette lag forhindrer direkte kontakt mellem substratet og de angribende arter og iltdiffusion gennem det, hvilket reducerer korrosionshastigheden betydeligt. Dets sammensætning og tykkelse afhænger af faktorer som det materiale, der er brugt i konstruktionen, samt eksponeringstemperaturen eller de umiddelbare kemiske miljøer, som komponenterne befinder sig i.

Reaktionsbundet siliciumcarbid (RB SiC) overgår konventionelt sintret siliciumcarbid (SSiC). RB SiC fremstilles ved at infiltrere flydende silicium i porøse kulstof- eller grafitpræforme og giver overlegen hårdhed og styrke samt god modstandsdygtighed over for termisk chok og korrosion.

Desuden har RB SiC vist exceptionelle tryk-, træk- og bøjningsstyrker på grund af sin meget tætte mikrostruktur og lave behandlingstemperatur opnået via reaktionssintring. Desuden øges bøjningsstyrken, når den resterende siliciumstørrelse mindskes; over 1000 MPa er opnået, når man kontrollerer siliciumpartikelstørrelser under 100 nm for at opnå optimale testresultater.

Termisk ledningsevne

Siliciumcarbid (SiC) er et af de hårdeste keramiske materialer og har fremragende slidstyrke, temperaturstabilitet og varmeledningsevne. Desuden gør SiC's modstandsdygtighed over for korrosion og termisk chok det uovertruffent sammenlignet med alle andre materialer på markedet. Fremstillet via reaktionsbinding eller direkte sintrede metoder; reaktionsbundet SiC giver lavere hårdhed, men er omkostningseffektivt og lettere at arbejde med end dets direkte sintrede modstykke.

SiC's varmeledningsevne afhænger i høj grad af sintringsmetoden og brugen af tilsætningsstoffer. For eksempel udviser SiC sintret med 9 vægt% Y2O3-Er2O3 meget lavere elektrisk resistivitet sammenlignet med prøver uden dette additiv; dette skyldes sandsynligvis et stort antal ledige pladser og krystallografiske defekter i fasen, som reducerer varmeledningsevnen.

Sintringsadditiver tilsættes SiC-pulver før sintring for at øge det færdige produkts massefylde og dermed forbedre densiteten. Desværre kan tilsætningen øge sintringstemperaturen og mindske bøjningsstyrken; derfor er det vigtigt at finde en balance mellem SiC-keramikkens varmeledningsevne og bøjningsstyrke. Dette kan opnås ved at vælge passende sintringsadditiver og tilpasse sintringsprocessen i overensstemmelse hermed; desuden hjælper rene korngrænser med at øge varmeledningsevnen, da de hjælper med at reducere varmetabet mellem korn og hulrum, hvilket øger varmeledningsevnen og derved reducerer varmetabet mellem korn/hulrum og derved øger varmeledningsevnen yderligere; desuden hjælper rene korngrænser også med at øge varmeledningsevnen ved at reducere varmetabet mellem korn/hulrum, hvilket i sidste ende fører til større varmeledningsevne mellem korn/hulrum og derved øger keramikkens varmeledningsevne.

Kemisk resistens

SiC er kendt for sin modstandsdygtighed over for korrosion i forskellige kemiske miljøer. Det skyldes hovedsageligt dannelsen af et oxidlag på overfladen, som beskytter det mod direkte kontakt med potentielt ætsende kemikalier, samtidig med at det er et inert materiale med meget lille kemisk reaktivitet - hvilket yderligere øger dets modstandsdygtighed.

Trykløst sintret siliciumkarbidkeramik har den højeste korrosionsbestandighed blandt ikke-oxidkeramik og kan modstå alle almindelige syrer (saltsyre, svovlsyre, brom- og flussyre), alle baser (aminer, kaliumchlorid og kaustisk soda) samt oxiderende medier som salpetersyre. Dets slidstyrke er dog ikke på højde med kobolt-krom-cementerede wolframcarbider, mens diamant giver bedre beskyttelse mod slid.

Reaktionsbundet siliciumcarbid er måske ikke så korrosions- og slidstærkt, men dets høje hårdhed, styrke ved høje temperaturer og varmeledningsevne gør det velegnet til tætningsflader, pumpedele og andre højtydende anvendelser. Desuden har det en af de laveste varmeudvidelseskoefficienter blandt ikke-oxidkeramik, hvilket giver optimal ydeevne i forskellige industrielle miljøer.

Junty tilbyder et stort udvalg af sintrede siliciumkarbidkvaliteter til forbedring af de tribologiske egenskaber i mekaniske tætninger, skæreværktøjer, slidringe og ventilsæder. Vores erfarne medarbejdere vil arbejde tæt sammen med dig om at vælge den rette kvalitet - enten reaktionsbundet eller direkte sintret siliciumcarbid - til din applikation.