Nitridkötésű szilíciumkarbid

A nitridkötésű szilíciumkarbid (NbSC) egy magas hőmérsékletű kerámiaanyag, amelyet széles körben alkalmaznak számos alkalmazásban. Előállításához magas hőmérsékleten szilíciumport és gáznemű nitrogént kevernek magnéziummal, mint szinterelési segédanyaggal.

A nitridhez kötött szilíciumkarbidról kiderült, hogy könnyű, laza homokszemcséket tartalmazó talajban sokkal nagyobb kopásállósággal rendelkezik, mint az acél, nehéz talajban pedig több mint hatszor nagyobbal; a kopáskép azonban változott attól függően, hogy milyen típusú talajba helyezték.

Magas hőmérsékleti szilárdság

A nitridkötésű szilíciumkarbid kiváló hőállóságot biztosít, és repedés vagy törés nélkül ellenáll a hirtelen hőmérsékletváltozásoknak. Ezenkívül a felülete ellenáll a vegyi támadásoknak és az oxidációnak, így maximálisan véd a lebomlás ellen.

Az NB SiC erőssége az előállítási folyamatban rejlik: a nitridálásban. Ennek során szilíciumkarbid szemcsék és fémszilíciumpor keverékét öntik/préselik/fröccsöntik egy fröccsöntőformába, majd nitrogénben gazdag légkörben addig melegítik, amíg a fémszilíciumpor kerámiában gazdag fázisokká nem alakul át, amelyek a szilíciumkarbid szemcséket egyetlen szilárd masszává kötik össze, így egy áthatolhatatlan kerámiafázist, törésálló és zsugorodásmentes terméket hoznak létre, amely tökéletes a kemencékben és kemencékben használt téglák gyártásához.

A nitriddel kötött szilíciumkarbid messze felülmúlja a reakcióval beszivárgott szilíciumkarbidot. A reakcióval beszivárgott anyagnak általában 5- 15% pórusai vannak, és csak alacsony igénybevételű alkalmazásokban szabad használni, ahol nem érheti közvetlen támadás színesfémek vagy olvadt salakok részéről. A nitridkötésű szilíciumkarbid felülmúlja a melegen sajtolt és melegen izosztatikusan sajtolt fajtákat is, amelyek mindkettő nagyobb porozitással rendelkezik, ami csak a kis geometriákban való alkalmazást korlátozza.

Extrém keménység

A nitridkötésű szilíciumkarbid (NBSC) egy rendkívül kemény, kivételes kopásállóságú anyag, amely az acélnál jóval nagyobb, 1080-as keménységgel büszkélkedhet, és amely lehetővé teszi, hogy a fém alkatrészeket utánzó, közel nettó alakzatokat lehessen belőle megmunkálni. Mint ilyen, az NBSC ideális helyettesítője az ötvözeteknek vagy más tűzálló anyagoknak súlyos üzemi körülmények között; és kopásálló alkalmazásként is szolgálhat, például ciklonbélésként ásványi üzemekben és szénerőművekben, valamint korrózióálló alkalmazásokként vegyi üzemekben.

A nitridhez kötött szilíciumkarbid könnyű talajviszonyok között erős ütéskopás-ellenállást mutat, de nehezebb talajviszonyok között kopásállósága csökken a felületét megtámadó laza koptató homokszemcsék miatt. Ezt a fajta kopást gyakran karcolással és barázdálással írják le, nem pedig agresszív erózióval, mint amilyen az olyan anyagoknál, mint a XAR 600-as acélok vagy az F-61-es betéthegesztések esetében tapasztalható.

A szinterezett szilíciumkarbid kiváló hő- és kúszásállóságot biztosít, így ideális anyag a magas hőmérsékletű, 1300-1650oC közötti felhasználásra. Továbbá egyedülálló mechanikai szilárdsága, alacsony lineáris tágulási együtthatója, jó kémiai stabilitása és könnyen megmunkálható mikroszerkezete rendkívül felhasználóbaráttá teszi ezt az anyagot. Az IPS Ceramics-nál szinterezett szilíciumkarbidból készült lapkákat, setsters csöveket vagy gerendákat tudunk szállítani, hogy kielégítsük az összes kemencebútorral kapcsolatos igényét.

Jó mechanikai szilárdság

A nitridkötésű szilíciumkarbid nagy mechanikai szilárdsága miatt kiváló anyag a kopásállóság szempontjából. Könnyű talajviszonyok között az olyan acéloknál, mint a bóracél vagy az F-61-es betéthegesztés, nagyobb ellenállóképessége még acél társaiknál is ellenállóbbá teszi a kopással szemben; a kopás pontos útja végső soron attól függ, hogy a koptató részecskék hogyan lépnek kölcsönhatásba a súrlódó felületekkel - a szabadon mozgó laza homokszemcsék megkarcolhatják ezeket a felületeket, míg a keményen tapadó részecskék megpattinthatják azokat.

A nitridkötésű szilíciumkarbidot SiC-granulátumból és fémes szilíciumporból készült formázott test nitridálásával állítják elő nitrogén atmoszférában. A folyamat során a fémszilícium szilícium-nitriddé alakul át, amely szorosan kötődik a SiC szemcsékhez, és így sűrű szerkezetet alkot.

Az így kapott anyag nemcsak a vegyi támadásokkal és a korrózióval szemben ellenálló 1600oC-ig, hanem kiváló mechanikai szilárdsággal is rendelkezik - ezek a tulajdonságok teszik az NB SiC-t ideális felhasználási területté például kemencebútorok, ostyatartók és lapátok, illetve egyéb magas hőmérsékletű, alacsony nyomású alkalmazások számára. Az IPS Ceramics ennek az anyagnak mind a nyílt pórusú, mind a teljesen sűrű formáit kínálja.

Kémiailag inert

A nitridkötésű szilíciumkarbid nem érzékeny a vegyi támadásokra, így alkalmas az agresszív vegyi anyagokkal kapcsolatos alkalmazásokhoz. Ezenkívül kiváló hőállóságot biztosít.

A tűzálló kerámia ideális anyag olyan útépítési projekteknél, ahol nehéz teherautókat használnak, köszönhetően kiváló kopási tulajdonságainak a koptató talajban, és annak, hogy magas hőmérsékleten is képes ellenállni a jármű nyomásának. Mint ilyen, kiváló választás olyan járda- és útburkolati alkalmazásokhoz, ahol nehéz teherautókat használhatnak.

A nitridhez kötött szilíciumkarbid kopásának módja a koptató talaj tömegének jellegétől és szemcseméret-eloszlásától függ. A könnyű talaj jellemzően laza homokszemcséket eredményez, amelyek szabadon mozognak a felszínén, súrlódó felületeket karcolva; nehezebb talajtömegek esetén a koptató hatás csökken, és mikrovágás következik be, ami a puha rétegek eltávolításához vezet (1. ábra).

A reakciókötésű szilíciumkarbid (RB SiC) úgy jön létre, hogy olvasztott szilíciumot fecskendeznek a kívánt alkatrészbe csomagolt porózus szénanyagba, ami reakcióba lép és SiC-ként alakul ki. Az RB SiC egy rendkívül kemény, kiváló mechanikai szilárdságú anyag, amely különböző formákban és méretekben gyártható mechanikus tömítések, csapágyak vagy áramlásszabályozó fojtócsövek formájában történő felhasználásra.

Korrózióállóság

A nitridkötésű szilíciumkarbid (NiC) egy rendkívül erős kerámiaanyag, amely nitridálással összeolvasztott SiC-részecskékből áll. A nitridkötésű SiC ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy teherbírást és hőmérsékletállóságot igényelnek, például nehézgépeknél.

Az NBSiC ellenáll a savak, olvadt sók és halogének által okozott korróziónak. Ezen túlmenően ez az anyag jó salakállóságot és nagy hőállóságot mutat; továbbá 1650 Celsius-fokig terjedő hőmérsékletet is elvisel, miközben kiváló mechanikai tulajdonságai megmaradnak.

Az NBSiC korróziója többlépcsős folyamat, amelyet különböző fajok, szennyeződések, szinterelési segédanyagok, szemcsehatár fázisok, porozitás és felületi morfológia befolyásolnak. A szubsztrátokon lévő feláldozott oxidrétegekről ismert, hogy elősegítik a parabolikus reakciókinetikát, amely csökkenti az oxigén diffúziós sebességét.

Az NBSiC kopásállósága a talaj tömegének típusától függ. A könnyű talaj mutatta a legjobb kopási jellemzőket az acélokhoz és a betéthegesztéshez képest, míg a közepes és nehéz talajok a salak behatolásának tulajdoníthatóan a legkevésbé kopottak, ami az NBSiC lágy részecskéinek idővel történő lepergését okozza.