Καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα από τα πιο σκληρά και ανθεκτικά κεραμικά υλικά της αγοράς, παρέχοντας προστασία από τη διάβρωση, τη φθορά και τις υψηλές θερμοκρασίες.

Το καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση παράγεται με την αντίδραση πορώδους άνθρακα με υγρό ή αέριο πυρίτιο και τη διήθηση με πρόσθετο πυρίτιο για τη δημιουργία ενός πυκνού κεραμικού εξαρτήματος.

Καρβίδιο του πυριτίου με νιτρίδια (NB SiC)

Το καρβίδιο του πυριτίου με νιτριδική σύνδεση (NB SiC) είναι ένα σύνθετο πυρίμαχο υλικό που αποτελείται από νιτρίδιο καρβιδίου του πυριτίου ως κεραμική φάση και σχηματίζει ένα ισχυρό, ελαστικό και ανθεκτικό υλικό. Ως ένα από τα σκληρότερα μηχανικά υλικά που διατίθενται σήμερα, το NB SiC αντιστέκεται στη φθορά από σωματίδια ή σκληρές επιφάνειες όπως οι επιφάνειες. Επιπλέον, η χημική του αδράνεια του επιτρέπει να παραμένει ανθεκτικό στα περισσότερα οξέα, αλκάλια και αλογονίδια, ενώ παράλληλα είναι ιδιαίτερα όλκιμο και ικανό να αντέχει σε μεγάλα φορτία και κρούσεις.

Το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με νιτρίδιο μπορεί εύκολα να διαμορφωθεί σε περίπλοκα και ακριβή σχήματα μέσω της διαδικασίας Blasch, επιτρέποντας τη χρήση του σε εφαρμογές που απαιτούν τόσο πυρίμαχες όσο και μηχανικές ιδιότητες. Επιπλέον, η ανθεκτικότητά του σε θραύση υπερβαίνει εκείνη του πυροσυσσωματωμένου SiC, καθιστώντας το κατάλληλο για απαιτητικά περιβάλλοντα που περιλαμβάνουν τριβή και κρουστική καταπόνηση.

Σημειώστε ότι υπάρχουν δύο μέθοδοι κατασκευής καρβιδίου του πυριτίου: η συγκόλληση με αντίδραση και η πυροσυσσωμάτωση. Κάθε μέθοδος διαμόρφωσης επηρεάζει σημαντικά τη μικροδομή του τελικού προϊόντος, οδηγώντας σε διαφορετικές θερμικές και μηχανικές ιδιότητες από ό,τι όταν κατασκευάζεται αποκλειστικά με πυροσυσσωμάτωση. Παρακάτω περιγράφεται περιληπτικά καθεμία από αυτές τις τεχνικές μορφοποίησης:

Το καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση σχηματίζεται με την προσθήκη υγρού πυριτίου σε ένα συμπαγές υλικό που περιέχει μείγματα SiC και άνθρακα, το οποίο αντιδρά με τον άνθρακα για να σχηματίσει πρόσθετους κόκκους καρβιδίου πυριτίου, ενώ παράλληλα συνδέει τους αρχικούς κόκκους SiC. Μόλις σχηματιστεί, το υλικό αυτό μπορεί εύκολα να διαμορφωθεί σε διάφορα σχήματα και μεγέθη, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές όπως έπιπλα κλιβάνων, μηχανικές σφραγίδες και τσοκ ελέγχου ροής.

Το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με νιτρίδια χρησιμοποιείται εδώ και καιρό για εφαρμογές που αφορούν την αντοχή στην τριβή, ωστόσο, σε δοκιμές αντοχής στη διάβρωση σε συνθήκες εδάφους έχει επίσης αποδειχθεί εξαιρετικός παράγοντας έναντι των προϊόντων χάλυβα που περιέχουν πυροσυσσωματωμένο βόριο τόσο σε χαλαρές όσο και σε πυκνές συνθήκες εδάφους.

InVinCerTM της Blasch

Η συγκόλληση με αντίδραση είναι μια καινοτόμος τεχνική που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κεραμικών εξαρτημάτων καρβιδίου του πυριτίου οποιουδήποτε σχήματος ή μεγέθους, χρησιμοποιώντας λιγότερο δαπανηρές διαδικασίες παραγωγής από ό,τι το καρβίδιο του πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση (SSC). Τα πυρίμαχα κεραμικά που κατασκευάζονται με αυτή την τεχνολογία είναι γνωστά για την αντοχή τους, την αντοχή στη διάβρωση και την αντοχή τους σε ακραίες θερμοκρασίες - αυτές οι ιδιότητες τα καθιστούν κατάλληλα για συσκευές θέρμανσης, όπως έπιπλα κλιβάνων, καθώς και για εξαρτήματα φθοράς, όπως σφραγίδες και βαλβίδες.

Τα πυρίμαχα κεραμικά που παράγονται με αυτή την τεχνολογία είναι γνωστά για την ανώτερη αντοχή τους σε θερμικά σοκ. Η ανθεκτικότητα σε κάμψη και θραύση αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε στερεό καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση- το υλικό αυτό σχηματίζεται λόγω χημικής αντίδρασης μεταξύ πορώδους άνθρακα ή γραφίτη και λιωμένου πυριτίου- ο κύριος τρόπος θραύσης του περιλαμβάνει τη μεσοκοκκική θραύση του SiC καθώς και την εύθραυστη θραύση από υπολειμματικά σωματίδια άνθρακα.

Για να επιτύχετε καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση, συνδυάστε πρώτα χονδροειδή σκόνη καρβιδίου πυριτίου και μη οξειδωτικά βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης πριν θερμάνετε μέχρι να φτάσετε τους 2000F. Μετά από αυτό το βήμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τεχνικές λείανσης ακριβείας για την ολοκλήρωση του μείγματος.

Στο πλαίσιο της πηκτωματοποίησης του καρβιδίου του πυριτίου που συνδέεται με αντίδραση, η αναλογία μεταξύ της φουρφουρυλικής αλκοόλης (FA) και της φαινολικής ρητίνης ρυθμίστηκε για να διευκολυνθεί ο πολυμερισμός και η τροποποίηση του χρόνου πηκτώματος. Επιπλέον, μελετήθηκαν τόσο ο χρόνος γέλης όσο και η μορφολογία των πόρων του μικροπορώδους άνθρακα- και τα δύο αποδείχθηκαν καθοριστικά για τη δημιουργία δομών καρβιδίου του πυριτίου συνδεδεμένου με αντίδραση.

Τα πυρίμαχα κεραμικά που παράγονται με αυτή την τεχνολογία είναι γνωστά ως RBSC. Στο Σχήμα 9 παρουσιάζονται τα διαγράμματα XRD των σωμάτων SiC/πορώδους άνθρακα με διαφορετικά στερεά φορτία που παράγονται με αυτή τη διαδικασία- τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι εκείνα με υψηλότερη περιεκτικότητα σε στερεά περιείχαν λιγότερο ελεύθερο Si, γεγονός που αποδεικνύεται από τις αυξημένες εντάσεις των κορυφών τόσο για τη φάση α-SiC όσο και για τη φάση β-SiC σε αυτά τα πυρίμαχα κεραμικά.

Calsic® RB

Το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση (RBSC) είναι ένα καινοτόμο κεραμικό υλικό, που διαθέτει εξαιρετική αντοχή και σκληρότητα, ενώ είναι ικανό να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, το RBC αποτελεί εξαιρετική επιλογή υλικού σε έπιπλα κλιβάνων, μηχανικές τσιμούχες και εφαρμογές εξοπλισμού κατασκευής ημιαγωγών.

Το RB SiC δημιουργείται συνήθως με ανάμιξη σκόνης SiC με άνθρακα και πλαστικοποιητή σε καλούπι, ψήσιμο για την απομάκρυνση του πλαστικοποιητή και έγχυση με υγρό ή ατμοποιημένο πυρίτιο που αντιδρά με τον άνθρακα για να σχηματίσει επιπλέον καρβίδιο του πυριτίου - αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα εξαιρετικά πυκνό προϊόν υψηλής απόδοσης με εξαιρετική αντοχή στη φθορά και την κρούση.

Η σύνθεση, η μορφολογία και το μέγεθος των πηγών άνθρακα παίζουν τεράστιο ρόλο στη διαμόρφωση της μικροδομής και των ιδιοτήτων των κεραμικών RB SiC. Σε γενικές γραμμές, η μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άνθρακα στο προπλάσμα έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη συγκέντρωση RB SiC στο τελικό κεραμικό. Επιπλέον, η αντιδραστικότητά τους έχει επίσης σημαίνουσα παρουσία σε αυτή τη διαδικασία: από τον εξαιρετικά αντιδραστικό γραφίτη έως τον λιγότερο αντιδραστικό μικροσφαιρικό άνθρακα.

Το ποιος τύπος SiC είναι κατάλληλος για την εφαρμογή σας εξαρτάται από την προβλεπόμενη χρήση του, όπως η σκληρότητα, η πυκνότητα και οι απαιτήσεις αντοχής στη διάβρωση. Τόσο το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με νιτρίδιο όσο και το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση προσφέρουν εξαιρετικές επιδόσεις σε σκληρά περιβάλλοντα.

Το καρβίδιο του πυριτίου σε πυροσυσσωμάτωση (SSiC), που παράγεται με συμπίεση και πυροσυσσωμάτωση, ξεπερνά το RB SiC από άποψη αντοχής και σκληρότητας- ωστόσο, η θερμική αγωγιμότητά του είναι χαμηλότερη λόγω των πιο πολύπλοκων διαδικασιών πυροσυσσωμάτωσης που απαιτούν πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες για την παραγωγή- επιπλέον, είναι πιο δαπανηρό λόγω των πολύπλοκων μεθόδων παραγωγής που απαιτεί αυτό το υλικό - καθιστώντας έτσι ορισμένες εφαρμογές ακατάλληλες για αυτή τη μορφή. Ευτυχώς, η Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories μπορεί να σας βοηθήσει στην επιλογή του κατάλληλου κεραμικού για την εφαρμογή σας με την πλήρη σειρά βιομηχανικών προϊόντων ανθεκτικών στη φθορά που είναι ειδικά σχεδιασμένα για να ικανοποιούν συγκεκριμένες απαιτήσεις - καλέστε σήμερα για περισσότερες πληροφορίες ή βοήθεια στην απόφαση για την εφαρμογή σας!