Σκόνη καρβιδίου του πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα εξαιρετικά σκληρό, μη οξειδωτικό κεραμικό υλικό με παρόμοιες ιδιότητες αντοχής με αυτές του διαμαντιού. Επιπλέον, το SiC διαθέτει χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και εξαιρετικές αντιδιαβρωτικές και ηλεκτρικές ιδιότητες σε σύγκριση με τα ομοειδή του.

Η Washington Mills προσφέρει κόκκους και σκόνες CARBOREX(r) σε μια εκτεταμένη επιλογή μεγεθών, χημικών συνθέσεων και εφαρμογών - όπως λειαντικά, πυρίμαχα υλικά, μέσα αμμοβολής, επικάλυψη ενώσεων, αντιολισθητικά φινιρίσματα και συρματοκοπήματα - που έχουν αποδειχθεί δημοφιλή σε όλες τις βιομηχανίες.

Σκληρότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου (συντομογραφία SiC) είναι μια εξαιρετικά σκληρή, συνθετικά παραγόμενη κρυσταλλική ένωση πυριτίου και άνθρακα. Συντέθηκε για πρώτη φορά το 1891 από τον Αμερικανό εφευρέτη Edward G. Acheson κατά λάθος όταν ανακάτεψε μίγμα αργίλου με κονιοποιημένο πετρελαϊκό κοκ χρησιμοποιώντας μια συνηθισμένη λυχνία τόξου άνθρακα ως σύστημα ηλεκτρικού φωτισμού σε ένα σιδερένιο μπολ με μια συνηθισμένη λυχνία τόξου άνθρακα ως πηγή ηλεκτρικού φωτός- ο Acheson ανακάλυψε τότε φωτεινούς πράσινους κρυστάλλους γνωστούς ως καρβορουνδίου, οι οποίοι έγιναν τότε γνωστοί ως καρβίδιο του πυριτίου ή καρβίδιο του πυριτίου (Carborundum).

Το καρβίδιο του βορίου ήταν μέχρι το 1929 το σκληρότερο από τα προηγμένα κεραμικά υλικά, με σκληρότητα Mohs 9, που πλησιάζει τη σκληρότητα του διαμαντιού. Λόγω της σκληρότητας και της ανθεκτικότητάς του ήταν ιδανικό λειαντικό για τροχούς λείανσης και κοπτικά εργαλεία- επιπλέον, η αντοχή του σε υψηλές θερμοκρασίες το καθιστούσε εξαιρετικό υλικό για χρήση σε πυρίμαχα υλικά, δομικά κεραμικά ή ηλεκτρικές εφαρμογές. Επιπλέον, οι ηλεκτρικές του ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες καθιστούσαν το καρβίδιο του βορίου πράγματι πολύ χρήσιμο υλικό!

Το κεραμικό Ceramica nonoxidea που μπορεί να αντέξει σε ακραία θερμικά και μηχανικά περιβάλλοντα χρησιμοποιείται σε εφαρμογές τόσο διαφορετικές όσο τα λειαντικά, τα ανθεκτικά στη φθορά εξαρτήματα για βιομηχανικούς κλιβάνους και πυραυλοκινητήρες (συμπεριλαμβανομένων των ακροφυσίων φίλτρων αερίου, των επενδύσεων θαλάμου καύσης), τα κεραμικά και τα πυρίμαχα υλικά. Το Ceramica προσφέρει εξαιρετική αντοχή σε χημικές επιθέσεις καθώς και αντοχή σε υψηλότερες θερμοκρασίες με χαμηλούς ρυθμούς θερμικής διαστολής για να αντέχει σε ισχυρούς κραδασμούς.

Η σκόνη καρβιδίου του πυριτίου ξεχωρίζει μεταξύ των μη οξειδωτικών πυρίμαχων υλικών υψηλής τεχνολογίας ως ένα σημαντικό μη οξειδωτικό υλικό, λόγω της ευελιξίας του. Διατίθεται τόσο ως μακρο- όσο και ως μικροκοκκώδης μορφή με διακριτή καθαρότητα- οι μακρο-μορφές παρασκευάζονται συνήθως με τήξη ακατέργαστων μπλοκ είτε από τους πράσινους είτε από τους μαύρους τύπους πριν από περαιτέρω επεξεργασία με μύλους Barmac ή Raymond, κύματα υπερήχων ή κοσκίνισμα για την παραγωγή μικροκοκκώδους προϊόντος.

Η Washington Mills δημιουργεί κόκκους και σκόνες CARBOREX(r) προσαρμοσμένες ακριβώς στις απαιτήσεις σας όσον αφορά το μέγεθος, τη χημική σύσταση και το σχήμα. Τα προϊόντα μας CARBOREX(r) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εργασίες λείανσης και στίλβωσης υψηλής ακρίβειας, πριόνισμα χαλαζία πριόνισμα χαλαζία πριόνισμα χαλαζία προϊόντα λειαντικών με επικάλυψη χαλαζία προϊόντα αμμοβολής υπό πίεση (υγρή ή ξηρή). Διατίθενται σε πολλαπλά μεγέθη λειαντικών κόκκων συσκευασμένα σε σάκους των 5 kg καθώς και σε μεγαλύτερες ποσότητες κατόπιν αιτήματος.

Θερμική αγωγιμότητα

Η σκόνη καρβιδίου του πυριτίου βρίσκει πολλές βιομηχανικές χρήσεις λόγω του συνδυασμού σκληρότητας, θερμικής αγωγιμότητας και ημιαγώγιμης συμπεριφοράς. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν εξαρτήματα ανθεκτικά στη φθορά που χρειάζονται σκληρότητα και υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, καθώς και κεραμικά (όπως πυρίμαχα υλικά, τούβλα πούλμαν, μούφλα, έπιπλα κλιβάνων και ράγες ολίσθησης κλιβάνων) που χρειάζονται αντοχή στη θερμότητα καθώς και χημική αδράνεια, ηλεκτρικό εξοπλισμό που απαιτεί θερμική αγωγιμότητα με χαμηλό συντελεστή διαστολής, εφαρμογές σε πυρηνικούς αντιδραστήρες που χρειάζονται χαμηλές διατομές νετρονίων ή αντοχή σε βλάβες από ακτινοβολία - για να αναφέρουμε μόνο μερικές από τις πολλές χρήσεις του!

Το καρβίδιο του πυριτίου, ένα ανόργανο μη οξειδωτικό υλικό με θερμοκρασία τήξης περίπου 1500 βαθμούς Κελσίου και ένα εξαιρετικά δύσκολο υλικό για συμπίεση ή διαμόρφωση σε στερεά, είναι ένας από τους σκληρότερους και καλύτερους μονωτές που γνωρίζει η ανθρωπότητα. Διαθέτοντας επιφάνεια που μοιάζει με διαμάντι και πυκνότητα συγκρίσιμη με αυτή του διαμαντιού, το καρβίδιο του πυριτίου έχει εξαιρετικά υψηλό ειδικό βάρος που του δίνει μεγάλες δυνατότητες ως μονωτικό υλικό.

Η παραγωγή καρβιδίου του πυριτίου από πρώτη ύλη περιλαμβάνει την τήξη λιωμένου πυριτίου που αντιδρά με άνθρακα για να σχηματιστεί άλφα SiC. Η μικροδομή που παράγεται είναι ένα cermet μήτρας SiC με μικρές απομονωμένες νησίδες σκληρού μετάλλου πυριτίου. Το τελικό προϊόν διαθέτει ένα από τα υψηλότερα σημεία τήξης μεταξύ των υλικών ημιαγωγών - περίπου 11 GPa.

Η σχετική πυκνότητα του SiC αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε πρόσθετο C. Το 5mol% C αύξησε την πυκνότητα σε πάνω από 80,2wt%, κοντά στη θεωρητική του τιμή. Οι εικόνες ΤΕΜ και των τριών σωμάτων δεν έδειξαν μη αντιδρώντα C ή Si στα όρια των κόκκων ή στα τριπλά σημεία, υποστηρίζοντας το συμπέρασμά μας ότι είχε διασκορπιστεί μέσα στα σώματά τους και διαλύεται σε αυτά.

Οι εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία θερμικές αγωγιμότητες για παρθένο, προστιθέμενο σε C και προστιθέμενο σε Si SiC αποδεικνύουν ότι η θερμική αγωγιμότητα πραγματοποιείται μέσω φωνονίων και όχι μέσω ηλεκτρονίων, όπως προβλέπει ο νόμος Wiedemann-Franz. Οι υψηλές τιμές θερμικής αγωγιμότητας μπορούν να αποδοθούν στην ανώτερη κρυσταλλική ποιότητα και καθαρότητα καθώς και στις τιμές σχετικής πυκνότητας των δειγμάτων 3C-SiC.

Αντοχή στη διάβρωση

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα ανόργανο υλικό που αποτελείται από πολυμορφές του άνθρακα. Με μοναδικά φυσικά χαρακτηριστικά, το SiC χρησιμοποιείται από τα τέλη της δεκαετίας του 1800 ως λειαντικό και έκτοτε έχει βρει εφαρμογές σε διάφορους τομείς λόγω της ανώτερης απόδοσής του σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.

Η αντοχή στη διάβρωση σε πολύπλοκα περιβάλλοντα αποτελεί πρωταρχικό μέλημα κατά το σχεδιασμό κεραμικών εξαρτημάτων, ιδίως εξαρτημάτων που κατασκευάζονται με SiC. Τα ποσοστά διάβρωσης σε αυτά τα περιβάλλοντα κυμαίνονται από μικρά έως υψηλά και μειώνουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής λόγω των αυξημένων επιφανειακών ατελειών που θα μπορούσαν να αστοχήσουν υπό μηχανική καταπόνηση. Ενώ έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στην κατανόηση της συμπεριφοράς οξείδωσης της αλουμίνας, της ζιρκονίας και άλλων κεραμικών σε απλά περιβάλλοντα, τα μοντέλα αυτά δεν περιγράφουν με ακρίβεια τους ρυθμούς διάβρωσης και τα ποσοστά αστοχίας του SiC.

Η διάβρωση του SiC σε πολύπλοκα περιβάλλοντα επιδεινώνεται περαιτέρω από τη φύση του ως πυρίμαχου υλικού που περιέχει μικρές αναλογίες γραφίτη, ενός ηλεκτρικού αγωγού. Ωστόσο, σε αντίθεση με άλλα πυρίμαχα υλικά, ο γραφίτης μειώνει την αντοχή του SiC στη διάβρωση στη μήτρα του.

Η έρευνα για τη βελτίωση της αντίστασης του SiC στη διάβρωση έχει διερευνήσει το συνδυασμό του με μέταλλα με χαμηλότερα σημεία τήξης- συχνά επιλέγεται ο χαλκός, καθώς αυτό αυξάνει την αντοχή του SiC στο θερμικό σοκ και στη φθορά. Για την περαιτέρω διερεύνηση αυτού του θέματος, στην παρούσα μελέτη δημιουργήθηκε ένα σύνθετο Cu-SiC με 5 και 10% SiC με τεχνολογία μεταλλουργίας σκόνης χρησιμοποιώντας σφαιρική άλεση και πυροσυσσωματωμένες σκόνες- η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και η ανάλυση ενεργειακής διασποράς ακτίνων Χ (EDAX) έδειξαν ομοιόμορφη κατανομή του SiC εντός του Cu, ενώ οι δοκιμές ψεκασμού αλατιού επιβεβαίωσαν αυξημένη αντοχή στη διάβρωση σε σχέση με τον προκάτοχό του.

Η Washington Mills προσφέρει κόκκους και σκόνες καρβιδίου του πυριτίου CARBOREX(r) προσαρμοσμένες στις ακριβείς προδιαγραφές μεγέθους, χημικής σύνθεσης και σχήματος για λείανση και στίλβωση, πριονιστικές λεπίδες χαλαζία, καθώς και λειαντικά με επικάλυψη και επικάλυψη, όπως γυαλόχαρτο ή μέσα αμμοβολής. Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα ή να κάνετε μια παραγγελία της μαύρης σειράς προϊόντων SIC ή να τοποθετήσετε ένα!

Χημική αντίσταση

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα εξαιρετικό μη οξειδωτικό κεραμικό υλικό με πολλαπλές εφαρμογές στη βιομηχανία. Το καρβίδιο του πυριτίου, γνωστό από καιρό για την εξαιρετική σκληρότητά του, χρησιμοποιείται εδώ και καιρό σε τροχούς λείανσης και κοπτικά εργαλεία ως λειαντικό, αλλά οι άλλες ιδιότητές του, όπως η αντοχή στη θερμοκρασία, οι χαμηλοί ρυθμοί διαστολής, η χημική αδράνεια, η αντοχή στη διάβρωση και η αντοχή στη φθορά, το καθιστούν ανεκτίμητο σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, από την παραγωγή πυρίμαχων επενδύσεων σε φούρνους μέχρι τα ανθεκτικά στη φθορά εξαρτήματα που βρίσκονται σε σύγχρονες μηχανές, όπως ακροφύσια πυραύλων ή πτερύγια αεριοστροβίλων.

Το καρβίδιο του πυριτίου παρασκευάζεται με τη θέρμανση χαλαζιακής άμμου και άνθρακα (συνήθως πετρελαϊκό κοκ) σε υψηλές θερμοκρασίες σε κλίβανο αντίστασης, δημιουργώντας πράσινους ή μαύρους κρυστάλλους ανάλογα με τις τυχόν υπάρχουσες προσμίξεις. Μετά την ψύξη και τη συμπύκνωση, αυτοί οι κόκκοι μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν σε μορφή συμπυκνωμένης σκόνης που μπορεί είτε να συνδυαστεί με μεταλλικό πυρίτιο για την παραγωγή πυκνών προϊόντων καρβιδίου του πυριτίου σε πυροσυσσωμάτωση, είτε να επανακρυσταλλωθεί για μεγαλύτερα εξαρτήματα.

Η πυκνότητα και η επιφανειακή χημεία της σκόνης καρβιδίου του πυριτίου παίζουν αναπόσπαστο ρόλο στην αντοχή της στη διάβρωση από οξειδωτικά οξέα όπως το θειικό, το νιτρικό και το υδροχλωρικό οξύ. Αυτό συμβαίνει λόγω ενός στρώματος SiO2 που δρα ως φράγμα οξυγόνου το οποίο εμποδίζει την άμεση αντίδραση μεταξύ ενός προσβάλλοντος είδους και της επιφάνειας του υποστρώματος. Ανάλογα με τη χημική σύνθεση των επιτιθέμενων ειδών καθώς και τις συνθήκες του περιβάλλοντος αντίδρασης, είτε αυτό το φράγμα οξειδίου μπορεί να διαβρωθεί εντελώς είτε μπορεί να παραμείνει άθικτο και να αναπληρωθεί από πηγές αέρα, όπως η ατμόσφαιρα.

Η αντίσταση των υλικών στη διάβρωση καθορίζεται από την ικανότητά τους να παθητικοποιούν μια επίθεση με την παραγωγή ενός στρώματος οξειδίου και την παθητικοποίηση κάθε επίθεσης, ενώ το πυρίτιο και ο άνθρακας μπορούν να σχηματίσουν ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς χάρη στην κοινή χρήση ζευγών ηλεκτρονίων σε sp3 υβριδικά τροχιακά, καθιστώντας το υλικό ανθεκτικό. Τόσο οι πυρίμαχες όσο και οι κεραμικές εφαρμογές επωφελούνται από την επικάλυψη καρβιδίου του πυριτίου με προστατευτικά στρώματα οξειδίου για βελτιωμένη αντοχή στη διάβρωση.

Η χημική αδράνεια και άλλες ιδιότητες του καρβιδίου του πυριτίου το καθιστούν κατάλληλο υποκατάστατο μετάλλων όπως το νικέλιο, το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο σε εφαρμογές λειαντικής κατεργασίας, όπου η ανθεκτικότητα και η σταθερότητά του το καθιστούν απαραίτητο. Το καρβίδιο του πυριτίου αποτελεί επίσης αναπόσπαστο συστατικό του σύγχρονου εξοπλισμού λαπιδοποιίας, όπως τα δακτυλιοφόρα πριόνια και οι τόρνοι, λόγω της ανθεκτικότητας και της σταθερότητάς του- επιπλέον, η εξαιρετική σταθερότητά του έχει βρει χρήση σε πυρίμαχες εφαρμογές όπως η επένδυση κλιβάνων τήξης χαλκού, οι επενδύσεις δεξαμενών τήξης, η χύτευση σκωρίας/άμμου για έπιπλα κλιβάνων, όπως έπιπλα, τούβλα ελέγχου, τούβλα μακαρίτη, πλάκες ψευδαργύρου και χωνευτήρια ηλεκτρικών κλιβάνων.