Silicio karbido produktai

Silicio karbidas (SiC) – tai itin kietas, sintetiškai pagamintas kristalinis silicio ir anglies junginys, kuris randą pritaikymą įvairiose pramonės šakose, įskaitant pramoninių krosnių ugniai atsparias dangas, aukštos temperatūros naftos chemijos pramonės taikymus ir puslaidininkinės elektronikos substratus.

Juodasis silicio karbidas yra tvirta, tačiau trapta abrazyvinė medžiaga, dažniausiai naudojama apdorojant mažo tempiamojo stiprio medžiagas, pavyzdžiui, stiklą ir akmenį. Be to, iš šios medžiagos taip pat galima gaminti vitrifikuotus antgalius ir diskus.

Stiprumas aukštoje temperatūroje

Silicio karbidas yra viena iš stipriausių keraminių medžiagų ir idealiai tinka naudoti aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, chemijos gamyklose ir malūnuose. Jo stiprumas išlieka pastovus iki 1 400 laipsnių Celsijaus, todėl jis puikiai tinka chemijos gamykloms ir malūnams, be to, yra atsparus korozijai, dilimui ir terminiam šokui.

Be to, dėl atsparumo rūgštims, šarmams ir oksidacinėms aplinkoms ši medžiaga yra puikus pasirinkimas chemijos reaktoriams, aukštos temperatūros kaitinimo krosnims ir naftos chemijos įrenginiams.

Anglies pluoštu sustiprintas silicio karbidas (CFRC), kuris yra tvirtas ir lengvas, tačiau gali atlaikyti su stabdymu susijusias aukštos temperatūros apkrovas, yra dar viena silicio karbido taikymo sritis. Silicio karbidas, dėl savo atsparumo aukštai temperatūrai plačiai naudojamas karinėse transporto priemonėse neperšaunamoms šarvuotėms gaminti, taip pat šlifavimo produktams, pavyzdžiui, šlifavimo popieriui ir šlifavimo diskams, gaminti, taip pat gali būti naudojamas kaip medžiaga, iš kurios gaminami tigliai, skirti aukštos temperatūros eksperimentams ir reakcijoms chemijos laboratorijose, padedant išlaikyti jų vientisumą atšiauriomis eksploatavimo sąlygomis ir tuo pačiu apsaugant svarbią įrangą nuo susidėvėjimo.

Atsparumas aukštai temperatūrai

Silicio karbido savybių derinys – didelis mechaninis stiprumas, atsparumas šliaužimui, oksidacijai ir korozijai aukštoje temperatūroje, taip pat puikus šilumos laidumas – daro jį puikiu medžiagos pasirinkimu konstrukciniams atraminiams elementams. Puslaidininkių krosnyse dažnai naudojami iš silicio karbido pagaminti plokštelių dėklų atramos ir mentės, o dėl savo grynumo ir atsparumo cheminiam poveikiui aukštoje temperatūroje ši medžiaga taip pat yra populiari kaip keraminių tiglų medžiaga – tokiems procesams kaip kalcinavimas, pirolizė ir naujų medžiagų gamyba.

Dėl savo kietumo ir stiprumo ši medžiaga tinka naudoti aukštos kokybės inžinerijos srityje, pavyzdžiui, siurblių guoliuose, vožtuvuose, smėlio srauto purkštukuose, ekstruzijos formose ir ekstruzijos presų įrankiuose. Be to, dėl didelio atsparumo aukštai įtampai ji yra naudinga elektromobilių akumuliatorių valdymo sistemose.

Silicio karbidą pirmą kartą dirbtiniu būdu pagamino išradėjas Edwardas Achesonas iš „Carborundum Company“ 1891 m., taikydamas savo metodą, pagal kurį molis buvo sumaišomas su milteliniu koksų geležiniame dubenyje, naudojant anglies elektrodus, ir sukeliant aukštos temperatūros elektrocheminę reakciją tarp anglies ir silicio, esančių koksų sudėtyje, taip pagaminant ryškiai žalius kristalus, kurių kietumas prilygsta deimantui.

Aukštos temperatūros laidumas

Silicio karbidas yra viena iš lengviausių ir kietiausių pažangiųjų keramikos rūšių. Dėl puikio šilumos laidumo ir mažo plėtimosi koeficiento, taip pat gebėjimo išlaikyti stiprumą esant aukštai temperatūrai, silicio karbidas yra ideali medžiaga sudėtingoms taikymo sritims, tokioms kaip 3D spausdinimas, balistika ir energetikos technologijos.

Dėl kristalinio silicio karbido cheminio grynumo ši medžiaga yra plačiai naudojama puslaidininkių gamyboje, elektrotechnikoje ir elektronikoje. Kadangi ši medžiaga gali atlaikyti aukštą temperatūrą neprarandant stiprumo, puslaidininkių krosnyse dažnai naudojami iš jos pagaminti plokštelių dėklų atramos ir mentės; be to, ji dažnai naudojama kaip temperatūros ir įtampos kintamųjų rezistorių komponentai.

SiC yra atsparus fiziniam nusidėvėjimui, pavyzdžiui, erozijai ir dilimui. Jo atsparumas dilimui dažnai lyginamas su deimanto atsparumu, o atsparumas rūgštims ir šarmams leidžia jį idealiai naudoti chemijos gamyklose, malūnuose, plėtikliuose ir ekstruderiuose, taip pat purškimo antgaliuose ir ciklonų komponentuose. Jis pasižymi mažu korozijos greičiu, todėl SiC plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, įskaitant chemijos gamyklas, malūnus, ekspanderius ir ekstruderius, taip pat purškimo antgalius ir ciklonų komponentus.

Atsparumas aukštai temperatūrai

Dėl puikio ilgaamžiškumo silicio karbidas yra vertinga medžiaga, skirta naudoti aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, metalurgijos, keramikos gamybos ir chemijos pramonės procesuose. Be to, silicio karbidas pasižymi puikiu atsparumu cheminiam korozijai ir erozijai.

Norint pagaminti ekologišką korpusą, reikia sumaišyti smulkiagrūdžius silicio ir anglies miltelius su rišikliu, suspausti į norimas formas naudojant sausąsias arba izostatinės presavimo mašinas, o po to sukepinti aukštoje temperatūroje.

Tokie ugniai atsparūs gaminiai yra skirti krosnių ir kitų aukštos temperatūros įrenginių išklotui; jie gaminami įvairių formų, dydžių, sienelių storio ir atsparumo korozijai lygių, kad atitiktų skirtingus pramonės poreikius. Be to, palyginti su tradiciniais puslaidininkiais, jų didesnė energijos juosta leidžia elektroniniams įrenginiams veikti esant aukštesnei įtampai ir dažniui bei sumažinti jų matmenis; taip užtikrinamas 5G technologijai reikalingas našumo padidėjimas.

Atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje

Silicio karbidas yra tvirta ir ilgaamžė medžiaga, atspari ekstremalioms temperatūroms ir cheminėms reakcijoms, plačiai naudojama įvairiose srityse, pavyzdžiui, smėliavimo purkštukų ir ciklonų komponentų gamyboje. Silicio karbidas – viena iš kietiausių ir lengviausių pažangiųjų keramikos rūšių – pasižymi išskirtiniu šilumos laidumu, atsparumu rūgštims ir itin mažu šiluminio plėtimosi koeficientu.

Dėl puikaus atsparumo aukštai temperatūrai silicio karbidas gali būti naudojamas pramonės šakose, kuriose reikalinga struktūrinė keramika, atspari oksidacijai aukštoje temperatūroje, įskaitant stalo indų gamybą. Be to, silicio karbidas yra atsparus daugumai organinių ir neorganinių druskų, rūgščių bei šarmų įvairiomis koncentracijomis – todėl jis puikiai tinka naudoti kaip stalo indų gamybos medžiaga.

Šiuolaikinėje brangakmenių apdirbimo pramonėje keramika jau seniai laikoma nepakeičiama medžiaga, nes dėl savo patvarumo ji puikiai tinka abrazyviniams procesams, pavyzdžiui, šlifavimui, pjovimui vandens srove ir smėliavimui. Dėl puikaus atsparumo tiek aukštos temperatūros oksidacijai, tiek nusidėvėjimui keramika taip pat tinka brangakmenių gamybai.

Atsparumas korozijai aukštoje temperatūroje

Silicio karbidas yra labai atsparus korozijai ir oksidacijai aukštoje temperatūroje, be to, pasižymi vienu iš didžiausių kietumo rodiklių tarp inžinerinių medžiagų. Be to, jis gali atlaikyti mechaninius įtempius ir smūgius nepatirdamas pažeidimų.

Unikalus silicio karbido nitridinis ryšys užtikrina išskirtinį vidinį stiprumą ir atsparumą oksidacijai, šliaužimui bei susidėvėjimui esant aukštai temperatūrai, todėl ši medžiaga yra puikus pasirinkimas aukštos temperatūros taikymams, pavyzdžiui, ugniai atsparioms medžiagoms ar kitoms aukštos temperatūros reikmėms.

Silicio karbido keramikos milteliai taip pat gali būti naudojami kompozicinių medžiagų gamybai. Pavyzdžiui, anglies pluoštu sustiprintas silicio karbidas (CFRC) yra itin tvirta ir lengva medžiaga, kuri atlaiko aukštą temperatūrą ir įtempius, be to, veikia kaip elektros laidininkas.

Be to, aliuminio oksidas taip pat gali būti naudojamas gaminant abrazyvus, skirtus metalo, stiklo ir kitų medžiagų šlifavimui. Dėl didelio kietumo ir atsparumo jis yra idealus pasirinkimas gaminant šiuos abrazyvinius produktus, naudojamus pjovimo įrankiuose, šlifavimo diskuose, taip pat kituose abrazyviniuose apdirbimo procesuose, pavyzdžiui, smėliavime ir pjovime vandens srove.

Atsparumas nusidėvėjimui esant aukštai temperatūrai

Silicio karbidas (SiC) yra itin kieta medžiaga su ypač aukšta lydymosi temperatūra, kuri atlaiko aukštas temperatūras, todėl ji tinka keraminėms neperšaunamų liemenių plokštėms ir neperšaunamų liemenių apsauginėms plokštėms gaminti. Be to, pagal atsparumą dilimui SiC užima trečiąją vietą po deimanto ir kubinio boro nitrido.

SiC galima pagaminti keliais būdais, įskaitant miltelinio silicio ir anglies reakciją esant aukštam slėgiui. Cheminio garų nusodinimo būdu galima susidaryti dideliems monokristalams.

Nitridu sujungtas SiC nusidėvi mažiau nei plieno rūšys, paprastai naudojamos gaminant detales dirvos apdirbimo darbams lengvose ir vidutinėse dirvos sąlygose, ir puikiai pasirodo abrazyvinėse aplinkose. Boro plienas ir C+Cr+Nb užpildomieji suvirinimai nusidėvi intensyviau, todėl neturėtų būti laikomi alternatyvomis; SiC yra kur kas atsparesnis trapiam įtrūkimui nei jo išbandyti plieniniai analogai.

Atsparumas dilimui aukštoje temperatūroje

Silicio karbidas pasižymi išskirtiniu atsparumu dilimui aukštoje temperatūroje. Dėl šio savybės ir savo universalumo jis tapo viena iš populiariausių keraminių medžiagų kasybos, metalurgijos ir chemijos pramonėje – jis naudojamas kasybos, metalurgijos ir chemijos pramonės srityse, taip pat pasižymi atsparumu korozijai ir oksidacijai; be to, ji tinka skystų medžiagų transportavimui, nes neapdorotame arba pusiau išdegtame būvyje ją galima apdirbti į sudėtingos geometrijos formas, tačiau norint pasiekti griežtesnius matmenų nuokrypius, būtina atlikti sukepinimą.

Silicio karbidas (SC) – tai sintetiškai pagamintas kristalinis silicio ir anglies junginys, sudarantis itin kietą paviršiaus medžiagą, dažniausiai naudojamą kaip abrazyvą šlifavimo diskams, pjovimo įrankiams ir brangakmenių apdirbimui. SC taip pat gali būti naudojamas kaip rišamoji medžiaga gaminant ugniai atsparias pamušalas arba pramoninių krosnių kaitinimo elementus. Silicio karbidas yra pagrindinė medžiaga, naudojama puslaidininkinėje elektronikoje, pavyzdžiui, šviesos dioduose ir detektoriuose, o šiuolaikiniai gamybos procesai remiasi elektrochemine reakcija, kurią 1891 m. atrado Edward G. Acheson. Procesas. E. G. Achesonas naudojo elektrinės varžos krosnį, kurioje sumaišydavo gryną kvarcinį smėlį ir koksą; per ją tekanti elektros srovė sukeldavo cheminę reakciją, kurios metu susidarydavo silicio karbidas ir anglies monoksidas; po to į mišinį buvo įmaišomi neoksidiniai sukepinimo priedai, o gautas mišinys buvo sutankinamas šaltuoju izostatinio presavimo arba ekstruzijos būdu į norimas formas.

Atsparumas smūgiams esant aukštai temperatūrai

Silicio karbidas, paprastai vadinamas karborundumu, yra silicio ir anglies cheminis junginys. Gamtoje randamas kaip moissanitas (retas mineralas), o sintetinis silicio karbidas jau daugiau nei 100 metų masiškai gaminamas kaip abrazyvinė medžiaga, skirta naudoti neperšaunamų liemenių gamybai ir inžinerijos srityje, pavyzdžiui, dujų turbinose ir raketų varikliuose [1].

SiC paprastai yra elektros izoliatorius. Tačiau pridedant priemaišų ar legiravimo medžiagų, SiC gali tapti elektrai laidus ir taip susidaryti P tipo bei N tipo puslaidininkiai.

Cheminių laboratorijų tigliai, pagaminti iš SiC, yra plačiai naudojami dėl savo terminio stabilumo, atsparumo cheminėms medžiagoms ir gebėjimo atlaikyti aukštą temperatūrą nesulydant ir nesuskildant. SiC tigliai naudojami tokiuose procesuose kaip kalcinavimas, pirolizė ir sintezė, siekiant užtikrinti tikslų temperatūros reguliavimą bei greitą šilumos pasiskirstymą, taip užkertant kelią mėginių užteršimui ir užtikrinant išskirtinį atsparumą terminiams smūgiams.