Szilícium-karbid termékek

A szilíciumkarbid (SiC) egy kivételesen kemény, hőálló kerámia, amely számos kívánatos tulajdonsággal rendelkezik, így alkalmas olyan nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, amelyek erős, hőtűrő anyagokat igényelnek. A SiC-t ezért gyakran választják a hagyományos kerámiaváltozatokkal szemben.

Az American Elements számos minőségben kínál SiC-et katonai, ACS és reagens felhasználásra; élelmiszeripari minőségű gyógyszeripari kutatási alkalmazásokhoz, valamint csiszolóanyagokhoz.

Keménység

A szilíciumkarbid (SiC) lenyűgöző teljesítményű anyag, amely számos kivételes fizikai-kémiai tulajdonsággal rendelkezik, többek között nagy keménységgel és mechanikai stabilitással magas hőmérsékleten, kivételes hővezető képességgel, alacsony tágulási együtthatóval, erős korrózió- és oxidációállósággal, valamint a szilíciumból és szénből álló tetraéderes szerkezetek összetételével, amelyeket erős kovalens kötések tartanak össze a kristályszerkezetben. Ezek a lenyűgöző tulajdonságok a SiC lenyűgöző fizikai-kémiai profiljában egyesülnek.

1891-ben Edward G. Acheson amerikai feltaláló felfedezte a szilíciumkarbidot, miközben mesterséges gyémántokat próbált előállítani. Ehhez agyag és porított koksz keverékét hevítette egy vastálban, elektródaként használva annak elektródáját és egy közönséges szén ívlámpát; amikor az egyik elektródához fényes zöld kristályok kapcsolódtak, tudta, hogy fontos felfedezést tett, és új vegyületét "karborundumnak" nevezte el, amelynek keménysége a gyémántéhoz hasonló.

A szilíciumkarbid magas olvadáspontja, kémiai tehetetlensége és hőállósága alkalmassá teszi a szilíciumkarbidot olyan szélsőséges hőmérsékletű ipari környezetekben, mint a magas hőmérsékletű fémolvadékok és petrolkémiai kemencék. Ezen túlmenően szilárdsága, tartóssága és korrózióállósága hasznosnak teszi a műszaki alkalmazásokban, például homokfúvó injektorokban, szivattyúcsapágyakban és vágószerszámokban.

A SiC előállítása történhet tiszta szilícium- és szénpor szinterezésével vagy reakciókötéssel; a kialakítás módja nagyban befolyásolja a végső mikroszerkezetet. A reakciókötéses SiC úgy jön létre, hogy SiC-keverékeket folyékony szilíciummal infiltrálnak; ezek az infiltrált tömör anyagok reakcióba lépnek a szénnel, és az eredeti részecskékhez kötődnek, reakciókötéseket hozva létre a SiC-részecskék között. A szinterezett SiC-t úgy állítják elő, hogy tiszta SiC port nem-oxidos szinterelési segédanyagokkal kevernek, majd hagyományos kerámiaformázási eljárásokkal magas hőmérsékleten szinterezik az anyagot.

Megfelelő keménységmérő rendszerrel a keménység minden anyagtípusból származó mintán mérhető. A keménység és más tulajdonságok, például a szakítószilárdság közötti korrelációk létrehozásához a keménységvizsgálati eredményeket először a kalibráláshoz használtakkal kell kalibrálni.

A különböző típusú behatolók, terhelések és tartózkodási idők szerint az anyagok keménységvizsgálata nagymértékben eltérhet. Ezért a keménységvizsgálatokat csak durva útmutatásként szabad használni a kritikus alkalmazásokra szánt anyagok szűrésekor.

Korrózióállóság

A szilíciumkarbid egy nem oxidkerámia, amely kiváló korrózióállósággal rendelkezik a zord ipari környezetben. Az anyag kristályos szerkezete megakadályozza az oxigénmolekulák közvetlen kapcsolatát a felületi réteggel, így idővel elkerülhető a bomlás. Ez a tulajdonsága különösen értékessé teszi a szilíciumkarbidot a magas hőmérsékletű alkalmazásokban, ahol az agresszív kémiai anyagok, például az olvadt sók vagy fémötvözetek potenciálisan megtámadhatják, így a magas hőmérsékleti ellenállás a szilíciumkarbid tűzálló anyagok, kerámia és üvegiparban való felhasználásának egyik legfontosabb előnye.

A szinterezett szilíciumkarbid (SSiC) kiemelkedik korrózióállóságával, mivel ez az anyag képes ellenállni a savak (foszfor-, kén-, sósav- és salétromsav), valamint az olyan bázisok, mint az aminok, a kálium-kálium és a marónátron lenyűgöző változatosságának. Ezenkívül alacsony hőtágulási sebességgel rendelkezik, és még magas hőmérsékletű alkalmazásokban is ideális tűzálló anyagként szolgálhat; gyakran használják kopásálló anyagként szivattyúk szelepek homokfúvó injektoraiban és extrudáló szerszámokban is.

A homokfúvott SiC-t gyakran használják a karborundum-nyomtatásban, amely szemcsés felületű kerámialemezeket használ, amelyek a hengerekről származó tintát felfogják, hogy nyomtatott nyomokat hozzanak létre a papíron. Ezenkívül a szilíciumkarbidot már régóta használják ütéselnyelő komponensként a golyóálló mellényekben, mivel képes a nagy sebességű becsapódásokat mérsékelni.

A szilíciumkarbid alapú csiszolóanyagok, tűzálló anyagok és kerámiák modern gyártása során tiszta szilícium-dioxid homok és szénkoksz keverékét használják, amelyet egy elektromos ellenállású kemencében egy szénvezető köré helyeznek, ahol az elektromos áram kémiai reakciókat vált ki a kokszban lévő szén és a homokban lévő szilícium között, ami a termék magas hőmérsékleten történő szinterezéséhez vezet.

A Junty a SiC-termékek átfogó választékát kínálja az Ön pontos specifikációinak megfelelően, mint például homokfúvott szemcsék, szinterezett gömb alakú szemcsék, préselt gömb alakú darabok és grafittal töltött szilíciumkarbid tűzálló anyagok. Mindegyik típus több méretben kapható a különböző alkalmazásokhoz - forduljon hozzánk még ma, és nézze meg, hogyan tudjuk növelni az Ön alkalmazásának teljesítményét azáltal, hogy minőségi anyagokat biztosítunk, amelyek megfelelnek vagy meghaladják az ipari szabványokat, célszerű és költséghatékony módon!

Elektromos tulajdonságok

A szilícium-karbidnak megvan az az egyedülálló tulajdonsága, hogy alacsony hőmérsékleten fémmel és szigetelővel egyidejűleg, magasabb hőmérsékleten pedig félvezetőként is viselkedik, így az áram szabadon áramlik rajta keresztül.

A SiC ideális anyag a nagyobb feszültségű elektromos alkalmazásokhoz, különösen megnövekedett vezetőképessége miatt. A SiC csökkentett rendszerveszteségének és energiafogyasztásának köszönhetően a teljesítményelektronikai eszközök kisebbek és energiatakarékosabbak - ez az elektromos járművek gyors töltőrendszereit is segíti azáltal, hogy felgyorsítja a töltési időt, miközben csökkenti a rendszer teljes méretét és súlyát.

A szinterezett szilíciumkarbid gyártása úgy kezdődik, hogy a szénanyag és a nyersanyagok, például a petróleumkoksz vagy a kvarc homok keveréke egy elektromos ellenállással működő kemencében rendkívül magas hőmérsékleten kémiai reakcióba lép, és SiC keletkezik. Ezt a nyersanyagot a megformálást követően aprítással és őrléssel kell feldolgozni a kívánt szemcseméret és -forma elérése érdekében, majd további válogatással és kémiai kezeléssel kell az adott alkalmazásokhoz megfelelő tisztasági szintet elérni.

A hőmérséklet és a szennyezőanyag-tartalom határozza meg, hogy a SiC mely formái keletkeznek; például az alfa-szilíciumkarbid (a-SiC), amely hexagonális kristályszerkezetű és wurtzit (ZnCr2O4) képződése magasabb hőmérsékleten, míg a béta-SiC (ZnSiC) alacsonyabb hőmérsékleten alakul ki.

A szilíciumkarbid nemcsak elektromos tulajdonságaival tűnik ki, hanem magasabb hőmérsékleten kémiai inertitásával is, ami vonzóvá teszi kerámia alkalmazásokban, például gépjárműfékekben és tengelykapcsolókban, golyóálló mellényekben és golyóálló mellényekben. A kiváló minőségű SiC ellenáll az ilyen alkalmazások során fellépő magas igénybevételeknek és hőmérsékleteknek, így hosszabb élettartamot és nagyobb teljesítményt biztosít. A szilícium-karbid tranzisztorok szilícium társaikhoz képest sokkal magasabb átütési feszültséggel is rendelkeznek, ami csökkenti a teljesítményveszteségeket és növeli a hatékonyságot. A szilícium-karbid elektromos szigetelési tulajdonságai különösen előnyössé teszik az elektromos járművek töltői számára, amelyeknek nagy feszültségeket kell elviselniük anélkül, hogy kiszámíthatatlan vezetési viselkedést vagy katasztrofális meghibásodást tapasztalnának. Ezért számos EV-gyártó a szilícium-karbidot használja termékeiben.

Kémiai tehetetlenség

A szilíciumkarbid (SiC) a szilícium és a szén rendkívül kemény kémiai vegyülete, amely a természetben a ritka ásvány, a moissanit formájában fordul elő; 1893 óta azonban a tömegtermelés ezt a kémiai anyagot por vagy kristály formájában teszi elérhetővé csiszolóanyagként. A szilíciumkarbid szemcséit kerámiaanyagokká is össze lehet kötni, amelyeket autófékekben, tengelykapcsolókban, golyóálló mellénylemezekben, valamint golyóálló mellénybélésekben használnak. Végül a SiC nagy egykristályai szinterezéssel szintetikus moissanit drágakövek előállítására is létrehozhatók, amelyeket szintetikus moissanitnak neveznek.

A szilíciumkarbid magas hőmérsékleti szilárdság, alacsony hőtágulás és korrózióállóság kombinációja miatt számos iparágban alkalmazható. A kilences Mohs-féle keménységi besorolással büszkélkedő szilíciumkarbid - amely a gyémánt és a bórkarbid után a második - rendkívül keresett anyag az olyan csiszolóanyagokban, mint a csiszolókorongok vagy a papír- és szövettermékek, valamint a vegyszerálló tűzálló anyagok gyártásában.

A kerámiaanyag kiválóan ellenáll a savaknak és lúgoknak, az olvadt fémeknek és az üvegtámadásoknak, valamint a hősokknak. Ezenkívül nulla porozitása és alacsony pórussűrűsége alkalmassá teszi olyan mechanikus tömítések és csapágyak számára, amelyeknek agresszív környezetben kell működniük, kevés kenés mellett.

A szilícium-karbid magas hőmérsékleti szilárdsága, merevsége és merevsége miatt kívánatos anyag a csillagászati távcsövek tükörszerkezetében. Bár ennek a sokoldalú anyagnak ez az alkalmazása még viszonylag újszerű, számos obszervatórium, például a Herschel Űrteleszkóp már alkalmaz szilícium-karbid tükröket ebben a minőségben. A szilícium-karbid alacsony hőtágulása továbbá előnyös a kemencebélések és kemencefalak, valamint kerámiatermékek, például szaniterek gyártásakor.

A cirkónium-dioxid-alapú SiC-elektrolit-anyagok jelenleg kutatás alatt állnak, mivel az akkumulátor-technológia fejlesztésének lehetséges módjait kutatják. Miközben jó ionvezetőképességet és szerkezeti integritást biztosítanak, az optimális eredmények eléréséhez az előállítási folyamat magas üzemi hőmérsékletet igényel. Bár a költségek megakadályozzák a széles körű elterjedést, a cirkónium-dioxid IGBT-k előnyöket kínálnak a szilícium IGBT-kkel szemben a 600 V-ot meghaladó teljesítmény-átalakítási alkalmazásokban.