Uudelleenkiteytetty piikarbidi

Piikarbidi on yhä suositumpi materiaali eri teollisuudenaloilla sen vaikuttavien mekaanisten ja sähköisten ominaisuuksien, erityisesti alhaisen lämpölaajenemisen ja lujuusominaisuuksien vuoksi. Tämän ominaisuuden ansiosta se on ihanteellinen ehdokas kaukoputkien peilien valmistukseen.

Esitetään menetelmä uudelleenkiteytetyn piikarbidin valmistamiseksi, joka koostuu karbotermisestä pelkistämisestä. Prosessissa kuumennetaan muottiin puristettu kappale 2000 celsiusasteeseen kahdessa tai useammassa tunnissa.

Korkean lämpötilan lujuus

Uudelleenkiteytetty piikarbidi (RSiC) on kehittynyt tekninen keramiikka, jota käytetään korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten ilmailu- ja avaruustekniikassa. RSiC:llä on poikkeukselliset kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet äärimmäisissä käyttölämpötiloissa; sen mikrorakenne koostuu toisiinsa lukittuvista levymäisistä rakeista, jotka antavat sille suuren lujuuden, sitkeyden, kulutuskestävyyden ja alhaisen lämpölaajenemiskertoimen sekä hyvät korroosionkesto-ominaisuudet. Se on erittäin kestävä.

Tiiviin SiC-keramiikan valmistukseen on olemassa erilaisia menetelmiä, kuten uudelleenkiteytys, reaktiosintraus, nestemäisen faasin sintraus, kuumapuristus ja kuuma isostaattinen sintraus. Vaikka joissakin näistä prosesseista käytetään sintrauksen apuaineita, jotka heikentävät keramiikan puhtautta, kaikilla menetelmillä tuotetaan tiivistä keramiikkaa, jolla on erinomainen lämpökäyttäytyminen laajalla lämpötila-alueella.

SiC erottuu perinteisistä tulenkestävistä materiaaleista korkealla lämpötilalujuudella ja -kestävyydellä, jotka lisäävät sen kestävyyttä vaativissa ympäristöissä, joten se sopii erinomaisesti käytettäväksi keraamisissa teollisuussovelluksissa. Ylivoimaisen lujuutensa ja hapettumiskestävyytensä ansiosta tiheä SiC-keraamiikka on ensisijainen valinta käytettäväksi uunien kalusteina ja kaasupolttimien väliaineena sekä dieselhiukkassuodattimissa; lisäksi sitä voidaan käyttää jopa korkean suorituskyvyn ballistisissa panssarivaunuissa, jotka suojaavat sekä nykyisiä että tulevia uhkia vastaan.

Korkean lämpötilan kestävyys

Uudelleenkiteytetty piikarbidi (RSiC) on kehittynyt korkean lämpötilan tulenkestävä keraaminen materiaali, jolla on erinomaiset lämpöshokkien kestävyysominaisuudet. RSiC:tä käytetään niinkin erilaisissa sovelluksissa kuin kaasupolttimissa, dieselhiukkassuodattimissa, lämmönvaihtimissa ja lämmönsiirtimissä. Erinomainen kemiallinen ja hapettumiskestävyys sekä lämpölaajenemisen ja -vetäytymisen vaihteluita vastustava jäykkyys tarjoavat RSiC:lle lukuisia teollisia käyttökohteita, joissa se on erinomainen.

Sen lisäksi, että RSiC on erittäin kestävä materiaali, sillä on erinomainen huoneenlämpötilan lujuus. Se voidaan helposti muotoilla monimutkaisiin muotoihin, ja se kestää liekkieroosiota ja kuonahyökkäystä sekä hankausta ja taivutusta - se toimii jopa sähköeristeenä!

RSiC koostuu piikarbidijauheesta, hiilestä ja sideaineesta, jotka sekoitetaan keskenään ja muotoillaan muottiin, jossa ne sintrataan korkeissa lämpötiloissa puhtaan RSiC-materiaalin tuottamiseksi. Tässä prosessissa jauhe kiteytyy uudelleen, kun taas sideaine hajoaa ja jättää jälkeensä puhdasta RSiC-materiaalia.

RSiC on yksi tärkeimmistä materiaaleista, joita käytetään korkean lämpötilan sovelluksissa. Jäykkyytensä ja korroosion/hapettumisen kestävyytensä ansiosta se on erinomainen valinta uunikalusteisiin, kuten tankoihin, kotelolevyihin ja erikoismuotoisiin osiin. Lisäksi tästä materiaalista voidaan valmistaa huokoisia muotoja, joissa on avoimet huokoset, jotka vähentävät painoa ja energiankulutusta sekä helpottavat posliinikappaleiden polttamista, mikä lisää uunin käyttöastetta.

Korkean lämpötilan johtavuus

Piikarbidilla on poikkeuksellinen lämmönjohtavuus huoneenlämmössä, ja sen laajenemiskerroin ja hapon korroosionkestävyys ovat alhaiset, joten se on sopiva materiaali vaativiin ympäristöihin. Piikarbidi on muotoiltavissa erilaisiin geometrisiin muotoihin, ja se kestää helposti myös korkeita lämpötiloja.

Saven kaltaista materiaalia käytetään yleisesti uunien osien, kuten notkistimien, karsintalautojen ja rullien valmistukseen, jotka vähentävät uunin kuormitusta ja lisäävät samalla sen käyttöastetta ja alentavat energiakustannuksia. Lisäksi on olemassa huokoisia muotoja, joten ne sopivat helposti mihin tahansa uunin sisäseinän ääriviivoihin.

RSiC erottuu keraamisista tuotteistaan kemiallisen puhtautensa ansiosta, ja sen kyky säilyttää lujuutensa korkeissa lämpötiloissa tekee siitä ihanteellisen materiaalin puolijohdeuunien komponentteihin. Lisäksi sen erinomainen kemiallinen puhtaus ja kyky säilyttää lujuus korkeissa lämpötiloissa tekevät siitä suositun uunien eristelevyjen, lapojen ja kiekkotarjottimien kannattimien valmistuksessa. Lisäksi tämä monipuolinen materiaali toimii kulutusta kestävinä rakenneosina teollisuuden korkean lämpötilan uuneissa.

RSIC-keramiikka on erittäin puhdasta SiC-materiaalia, jossa on huokoinen verkkorakenne, joka on valmistettu haihdutus-koagulaatioprosessilla ja poltettu 2400 asteen lämpötilassa polttoa varten. Toisin kuin jauhesintrauksessa, RSIC-tuotannossa ei tapahdu kutistumista infiltraatiovaiheen aikana; tämän ansiosta voidaan valmistaa erittäin suuria osia tiukoilla toleransseilla verrattuna jauhesintraukseen ja samalla se on kaiken kaikkiaan edullisempaa.

Korkean lämpötilan hapettumiskestävyys

Piikarbidi tarjoaa poikkeuksellisen hyvän hapettumiskestävyyden korkeissa lämpötiloissa, koska sen suojaava piidioksidikerros estää happea reagoimasta suoraan substraatin kanssa, mikä tunnetaan nimellä parabolinen kinetiikka. Valitettavasti sen prosessia kuitenkin vaikeuttavat epäpuhtaudet ja ydintymispaikat, kuten epäpuhtauslisäaineet tai kationit, jotka lisäävät viskoosin oksidikerroksen muodostumista, jolla on suurempi hapen läpäisevyys; lisäksi hapettumisnopeus riippuu sen pinnoitepinnoitteissa olevien kationien pitoisuuksista.

Sintratun piikarbidin hapettumista voidaan mallintaa Deal-Grove-mallilla, jota voidaan soveltaa kosteisiin ja kuiviin ympäristöihin, mukaan lukien jopa muutaman nanometrin ohuet kalvot. Tarkkoja kineettisiä tietoja muutaman nanometrin paksuisia kerroksia varten on helposti saatavilla tämän lähestymistavan avulla; ohuita kerroksia ei kuitenkaan voida sovittaa lineaaris-parabolisilla käyrillä riittämättömien tietojen vuoksi.

Paineeton sintrattu piikarbidi (PSSiC) on yhä suositumpi materiaali suuttimien ja venttiilien valmistukseen ydinteollisuudessa, joka on usein alttiina korkeiden paineiden ja lämpötilojen aiheuttamalle kulutukselle ja korroosiolle. Lisäksi PSiC:tä voidaan käyttää myös korroosionestoputkien vuoraukseen suurella menestyksellä.

SSIC valmistetaan erittäin hienosta jauheesta, joka sisältää sintrauslisäaineita ja jota käsitellään perinteisillä keraamisilla valmistusprosesseilla ja sintrataan 2 000 asteen lämpötilassa sintrausta varten. Tämä tekniikka mahdollistaa massatuotantomäärät perinteisiä menetelmiä alhaisemmilla kustannuksilla.