Formula Silikon Karbida

Silikon karbida, lebih sering disebut sebagai karborundum, adalah keramik non-oksida yang keras dan kuat dengan sifat fisik unik yang sering digunakan dalam aplikasi abrasif dan metalurgi.

SiC awalnya diproduksi menggunakan proses Acheson; saat ini diproduksi secara massal menggunakan tungku bata tahan listrik dengan mencampurkan pasir silika murni dengan kokas yang ditumbuk halus, menghasilkan kristal kuning-hijau hingga hitam kebiruan dengan warna-warni yang menonjol.

Sifat Fisik

Silikon karbida (SiC) adalah senyawa kristal silikon dan karbon yang sangat keras, yang dikenal sebagai Moissanite, yang pertama kali terdeteksi dalam kondisi alami (meteorit Canyon Diablo di Arizona) oleh ahli kimia pemenang hadiah Nobel Henri Moissan pada tahun 1893 sebagai bagian dari investigasinya terhadap bahan-bahan alami.

Silikon karbida memiliki struktur kristal berlapis dan hadir dalam berbagai polytipe dengan susunan atom silikon dan karbon yang spesifik, yang dikenal sebagai susunan yang dikenal sebagai 3C-SiC; meskipun ada lebih dari 100 struktur lain dengan sifat kimia dan fisika yang serupa.

Silikon karbida dapat diubah menjadi bahan keramik dengan cara disinter (mengikat partikel-partikel menjadi satu dengan suhu tinggi) melalui berbagai metode. Salah satu proses yang populer untuk melakukan hal ini adalah SiC berikatan reaksi, juga dikenal sebagai Hexoloy(r), yang menggunakan serbuk SiC berikatan reaksi yang dicampur dengan bahan baku karbon berpori melalui pembentukan aditif, pengecoran, atau ekstrusi untuk menghasilkan bahan keramik yang dipadatkan secara penuh dengan sifat kimiawi dan mekanis yang luar biasa yang bekerja pada suhu penggunaan akhir yang ekstrem.

Sifat Kimia

Silikon karbida memiliki banyak sifat menguntungkan yang membuatnya menjadi senyawa industri yang berharga. Secara kimiawi bersifat lembam dan tahan terhadap korosi. Selain itu, silikon karbida merupakan bahan abrasif yang sangat baik yang telah digunakan secara luas di lapidary modern karena daya tahannya dan peringkat kekerasan Mohs 10,5.

Bahan kristal ini dapat didoping untuk menghasilkan semikonduktor tipe-n dan tipe-p, dengan doping nitrogen yang menghasilkan doping nitrogen dan doping galium, aluminium, atau boron yang menghasilkan doping boron. Bahan ini memiliki toleransi suhu yang tinggi dan tidak bereaksi dengan alkali atau sebagian besar zat organik kecuali asam fluorida.

Ketahanan silikon karbida yang luar biasa telah membuatnya digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari cakram rem keramik untuk mobil sport dan rompi antipeluru, hingga seal poros pompa karena konduktivitas termalnya yang tinggi dan kemampuannya untuk menghilangkan panas gesekan sebelum berpindah ke permukaan bantalan baja. Selain itu, susunan kimianya yang kompleks berarti ada beberapa bentuk atau polytype yang mengandung struktur kristal dan pengaturan ikatan yang berbeda dalam susunan senyawanya.

Properti Listrik

Silikon karbida telah mendapatkan pengakuan baru dalam beberapa tahun terakhir karena sifat mekaniknya yang luar biasa seperti kekerasan tinggi dan kelembaman kimiawi, tetapi juga memiliki karakteristik kelistrikan yang berguna. Karena struktur kristalnya, silikon karbida memungkinkan pengotor yang dikenal sebagai doping dimasukkan melalui doping untuk menciptakan lebih banyak pembawa muatan bebas seperti elektron dan lubang di dalam materialnya, sehingga meningkatkan konduktivitas.

Struktur atom silikon karbida yang unik memberikan konduktivitas termal yang relatif tinggi karena pengemasan atom-atomnya yang rapat dengan jari-jari yang besar dan konduksi fononiknya yang berikutnya; hal ini memberi silikon karbida keunggulan dibandingkan keramik struktural lainnya seperti aluminium nitrida dan berilium yang memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah karena jari-jari atomnya yang lebih lebar.

silikon karbida terjadi secara alami sebagai mineral kristal moissanite dalam jumlah kecil; namun, sebagian besar silikon karbida yang digunakan secara komersial diproduksi secara sintetis untuk digunakan sebagai bahan abrasif atau bahan refraktori tingkat lanjut dengan menyalakan campuran pasir silika dan karbon di dalam tungku batu bata tahan listrik.

Sifat Mekanis

Silikon karbida (SiC) adalah bahan keramik yang sangat keras dengan kekerasan skala Mohs 9. Biasanya muncul sebagai kristal warna-warni berwarna kuning ke hijau hingga hitam kebiruan yang menyublim pada suhu 2700 derajat Celcius sebelum terurai dalam air atau dengan alkali dan besi pada suhu yang lebih tinggi, memiliki ketahanan dan kekuatan korosi yang sangat baik pada suhu hingga 1600 derajat Celcius, dengan tekstur, ukuran butiran, cacat susun, pengotor, atau cacat susun yang memiliki peran sekunder terhadap sifat mekanis.

Diproduksi secara industri melalui proses Acheson, yang melibatkan pencampuran silika dengan karbon dalam tungku listrik pada suhu tinggi menggunakan metode Acheson, atau ditemukan secara alami sebagai moissanite yang pertama kali ditemukan di kawah meteor Canyon Diablo di Arizona pada tahun 1893. Moissanite telah lama dikenal sebagai bahan penting dalam keramik fungsional tingkat lanjut, bahan abrasif dan bahan baku metalurgi karena konduktivitas termalnya yang sangat baik dan ekspansi termal yang minimal serta stabilitas kimiawi yang luar biasa; tahan terhadap sebagian besar asam organik dan anorganik serta garam kecuali asam fluorida atau asam fluorida.