Silikon Karbida Sinter dan Aplikasinya

Silikon karbida memiliki beragam aplikasi dalam industri karena sifatnya yang sangat baik. Ini termasuk ketahanannya terhadap korosi, oksidasi dan dampak termal.

SiC berikatan reaksi diproduksi melalui proses sintering dengan menyusupkan silikon cair ke dalam badan silikon karbida berpori dan memasukkannya di bawah tekanan. Material akhir memiliki ketangguhan patah yang rendah.

Kekuatan Tinggi

Keramik Silikon Karbida dikenal dengan permukaannya yang sangat keras yang memberikan sifat ketahanan terhadap abrasi, korosi, dan panas yang sangat baik. Selain itu, bahan ini menunjukkan sifat ketahanan oksidasi yang sangat baik bersama dengan tingkat kekuatan suhu tinggi yang kuat, sifat stabilitas kimiawi, serta sifat kekerasan mekanis.

Tersedia dalam berbagai ukuran dan geometri standar untuk aplikasi peralatan proses, seal silikon menawarkan ketahanan abrasi yang sangat baik dengan gesekan yang berkurang terhadap komponen kawin pada seal pompa.

Ketahanan erosi dan ketahanan aus silikon karbida yang disinter dapat ditingkatkan lebih lanjut melalui aplikasi boron atau tungsten karbida, dengan nilai khusus ini menawarkan mekanika material yang lebih baik pada suhu tinggi meskipun bahan baku dan biaya produksi sedikit lebih tinggi.

Keramik SiC ikatan reaksi atau sintering tanpa tekanan menghasilkan struktur mikro yang berbeda, dengan metode pembentukan yang dipilih menentukan hasil akhirnya. Silikon karbida berikatan reaksi menawarkan suhu pemrosesan yang lebih rendah, kemampuan bentuk yang sangat baik, dan biaya yang lebih rendah daripada SiC sinter tanpa tekanan; namun kekuatan suhu tinggi dan kekuatan lenturnya lebih rendah dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh SiC sinter tanpa tekanan; oleh karena itu, silikon karbida berikatan reaksi lebih sesuai untuk aplikasi yang tidak menuntut kinerja maksimum dari bahan keramiknya.

Ketahanan Korosi Tinggi

Keramik silikon karbida memiliki salah satu peringkat ketahanan korosi tertinggi dari semua keramik dan dapat bertahan di lingkungan kimiawi yang parah sekalipun karena kekerasan, kekuatan, konduktivitas termal, dan sifat ketahanan ausnya yang luar biasa. Selain itu, silikon karbida menawarkan ketahanan oksidasi yang sangat baik serta sifat ketahanan aus.

Silikon karbida yang disinter (SSiC) diproduksi dengan menekan dan menyinter (memanaskan) bubuk SiC berbutir halus dengan alat bantu penyinteran non-oksida ke dalam campuran pasta, yang kemudian dapat dipadatkan atau dibentuk sesuai kebutuhan untuk aplikasi atau diekstrusi melalui cetakan ke dalam tabung silikon karbida yang disinter.

Sintering reaktif melibatkan pencampuran oksida eutektik multi elemen (seperti Y2O3-Al2O3) pada suhu eutektik rendah untuk membentuk fase cair untuk pergerakan partikel SiC, difusi, transfer massa selama densifikasi menjadi produk keramik sinter dengan dimensi yang tepat; namun memiliki kekurangan seperti konsumsi bahan baku yang mahal dan biaya energi serta perilaku korosi selama densifikasi yang harus dikelola dengan hati-hati untuk mendapatkan kinerja terbaik dari keramik SiC.

Tahan Suhu Tinggi

Silikon karbida dapat bertahan pada suhu tinggi, menjadikannya bahan yang sangat baik untuk digunakan dalam peralatan pemrosesan kimia seperti kiln. Selain itu, ketahanan terhadap korosi kimiawi berarti bahan ini dapat bertahan pada suhu hingga 1.900 derajat Celcius sekaligus memiliki sifat kekerasan mekanis yang luar biasa.

Keramik SiC berikatan reaksi diproduksi menggunakan bahan baku karbon berpori yang dikombinasikan dengan silikon cair, dan dibentuk menggunakan metode seperti pengepresan kering, pengecoran, dan ekstrusi. Keramik ini sering digunakan dalam sistem lapis baja komposit yang digunakan untuk melawan ancaman balistik.

Pressureless sintered Silicon Carbide (PSiC) adalah material canggih dengan kekuatan luar biasa dalam hal kekuatan, kekerasan, dan konduktivitas termal serta ketahanan terhadap korosi, oksidasi, dan pembengkokan - ideal untuk komponen seperti nozel, seal, dan cincin aus.

Untuk meningkatkan efisiensi sintering PSiC, fase cair dapat dibuat dengan menambahkan satu atau lebih oksida eutektik multi-elemen seperti Y2O3-Al2O3, yang memiliki titik eutektik rendah dan mendorong pergerakan, difusi, dan penataan ulang partikel SiC yang menghasilkan densifikasi produk. Hasilnya, keramik SiC yang dihasilkan memiliki kekuatan lentur dan karakteristik ketahanan suhu yang sangat baik.

Kekuatan Suhu Tinggi

Silikon karbida yang disinter memiliki kekuatan tinggi yang relatif konstan pada suhu tinggi, menjadikannya pilihan material yang sangat baik untuk banyak aplikasi. Selain itu, ketahanan terhadap korosi kimiawi membuatnya cocok untuk banyak pengaturan industri.

Di sisi lain, silikon karbida berikatan reaksi (RBSiC) dibuat dengan menyusupkan silikon cair ke dalam karbon berpori atau bentuk awal grafit dan menciptakan area berpori di antara strukturnya. RBSiC menawarkan kekuatan dan kekerasan yang lebih rendah daripada SSiC tetapi menawarkan ketahanan terhadap guncangan kimia dan termal yang lebih besar.

Sintering memungkinkan produksi produk keramik dengan dimensi dan kepadatan yang tepat, tetapi memiliki kekurangan: suhu sintering yang tinggi dapat menyebabkan penyusutan selama densifikasi; lebih jauh lagi, proses ini dapat menghasilkan retakan pada material yang menyebabkan komposisi kimia atau kepadatan yang tidak merata yang dapat memengaruhi kinerja saat terpapar pada lingkungan yang bersifat oksidasi atau korosif. Oleh karena itu, sebagian besar peneliti memilih sintering fase cair yang juga lebih ramah lingkungan.

Kekerasan Mekanis Tinggi

Silikon karbida adalah salah satu bahan terkeras di Bumi dan salah satu yang terkuat. Kombinasi ini membuatnya tahan terhadap korosi, abrasi dan guncangan termal sekaligus menawarkan ketahanan aus yang baik dan gesekan geser yang rendah saat digunakan pada berbagai bahan kawin yang berbeda.

Keramik SiC yang disinter mencapai kekuatannya yang tinggi melalui pembentukan ikatan sintering yang kuat di antara partikel-partikel SiC. Sintering tanpa tekanan atau pengepresan isostatik panas silikon karbida menghasilkan produk yang hampir tidak memiliki pori-pori, yang selanjutnya meningkatkan sifat mekanik produk keramik.

Silikon karbida berikat reaksi (RSIC) memiliki porositas yang lebih terbuka dan struktur butiran yang lebih kasar dibandingkan dengan HPSIC atau HIPSIC, yang mengurangi kekuatan lentur dan membuatnya kurang cocok untuk aplikasi suhu tinggi.

Silikon karbida sinter langsung memiliki butiran yang lebih halus daripada RSIC dan oleh karena itu menawarkan ketahanan yang lebih besar terhadap oksidasi, membuatnya lebih mahal daripada mitranya, tetapi memberikan sifat abrasi, panas, dan kekuatan suhu tinggi yang sangat baik yang membuatnya sempurna untuk segel pompa atau aplikasi suhu tinggi yang menuntut. Silikon karbida sinter langsung biasanya ditentukan untuk aplikasi segel pompa yang menuntut kekuatan suhu tinggi yang unggul serta kinerja kekuatan suhu tinggi yang unggul.