Hva brukes silisiumkarbid til?

Silisiumkarbid er en fantastisk keramikk med mange nyttige egenskaper, blant annet styrke, hardhet, holdbarhet, korrosjonsbestandighet og elektrisk ledningsevne.

Edward Acheson var den første som syntetiserte SiC kunstig i 1891. Selv om mineralet moissanitt finnes i naturen, er det meste av SiC som produseres i dag syntetisk fremstilt under navnet Carborundum.

Ildfaste materialer for høy temperatur

Silisiumkarbid (SiC) er et ekstremt nyttig ikke-oksidholdig keramisk materiale med mange bruksområder. Det brukes ofte i slipemidler på grunn av sin hardhet og varmebestandighet, og det brukes også i ildfaste materialer og keramikk på grunn av sin lave varmeutvidelse og motstand mot termisk sjokk. SiC kan også klassifiseres som en halvleder, og har en elektrisk ledningsevne som ligger mellom den man finner i metaller og isolatorer.

SiC er et av de hardeste syntetiske stoffene som noen gang er kjent, med en Mohs-skala som ligger nær diamantens. Det brukes først og fremst som slipemiddel i maskineringsprosesser som sandblåsing, sliping og vannstråleskjæring, men også i karborundumtrykk, som innebærer at man påfører pasta på en aluminiumsplate og deretter tusjer manuelt med en håndblekkpenn for å lage trykkmerker på papir.

SiC tåler ekstremt høye temperaturer, noe som gjør det egnet til bruk i atomreaktorer for å beskytte veggene mot strålingsskader, samt i stålproduksjonsovner og i keramiske og ildfaste produksjonsprosesser.

Moderne metoder for å produsere SiC til bruk i slipemidler, metallurgi og ildfaste materialer innebærer å lage en blanding av ren silikasand med karbon i koks i en elektrisk motstandsovn av mursteinstypen og sende elektrisk strøm gjennom lederen for å indusere kjemiske reaksjoner som danner to polytyper av silisiumkarbid - alfa-SiC har en heksagonal krystallstruktur som ligner på wurtzit, mens beta-SiC har en sinkblende-krystallstruktur som ligner på diamant.

Ingeniørarbeid med høy ytelse

SiC (silisiumkarbid) er en syntetisk fremstilt krystallinsk forbindelse som består av silisium og karbon, og som er mye brukt som slipemateriale i slipeverktøy, skjæreverktøy, sandpapir og slipeskiver. I tillegg er SiC en viktig komponent i industriell ovnsforing samt slitesterke deler i pumper og rakettmotorer på grunn av sin utmerkede motstandskraft mot slitasje, kjemikalier, høye temperaturer og korrosjon.

Moissanitt ble opprinnelig oppdaget naturlig som det sjeldne mineralet moissanitt i 1891, og har siden blitt syntetisert kunstig og masseprodusert som slipemateriale. Sintring kan også produsere svært harde keramiske materialer som brukes i bremseskiver og clutcher til biler, samt skuddsikre vestplater laget av keramiske plater laget av moissanitt. I tillegg er dette materialet en integrert del av avanserte kraftkomponenter som for tiden revolusjonerer dagens kraftelektronikksektor.

Silisiumkarbid kan kjøpes i ulike kvaliteter, avhengig av bruksområdets spesifikke egenskaper. Vanlige alternativer er grønt silisiumkarbid (GSiC), svart silisiumkarbid (BSC) og wolframkarbid (WC), men den mest solgte kvaliteten er rødbrunt silisiumkarbid (RBSC), som produseres ved å blande rent silisiumkarbidpulver med ikke-oksydiske sintringshjelpemidler for å forme ønskede former før det brennes i kjemisk inerte medier for avbrenning ved høyere temperaturer uten å miste styrke eller integritet. RBSC-materialet gir økt mekanisk styrke sammenlignet med GSiC, samtidig som det kan brukes ved høyere temperaturer uten å miste styrke eller integritet sammenlignet med GSiC-materialet, slik at det kan brukes ved høye temperaturer uten å miste styrke eller integritet.

Halvlederenheter

Silisiumkarbid, eller SiC, er et av verdens hardeste materialer - bare slått av diamant og kubisk bornitrid når det gjelder hardhet - noe som gjør det til et utmerket valg for bruksområder som krever høyytelseskeramikk.

De elektriske egenskapene til nanotråder av silisium er også imponerende, med gjennomslagsspenninger og strømstyrker som overgår mange konvensjonelle halvlederkomponenter. Dette gjør dem egnet for høyytelsesapplikasjoner som kraftforsyningsenheter og lysemittere.

Siden 1893 har silisiumkarbid (SiC) blitt masseprodusert som et slipende materiale som finnes naturlig i moissanitt. Kort tid etter startet den kommersielle produksjonen for bruk som slipemiddel ved maskinering av jernholdige metaller, keramikk og andre materialer som er vanskelige å bearbeide, for eksempel bilbremser og -koblinger og plater til skuddsikre vester.

Doping gjør det mulig for krystaller av silisiumkarbid (SiC) å gå fra å være elektrisk isolerende til å bli ledende ved å blande små urenheter inn i grunnmaterialet - vanligvis ved hjelp av donoratomer som fosfor eller arsenikk med fem tilgjengelige elektroner som kan deles mellom alle silisiumatomene i krystallgitterstrukturen. Når SiC-krystaller av N-typen er dopet, kan de skjæres ut i skiver og produseres til faststoffelektronikk.

Kjemisk prosessering

Silisiumkarbid (SiC) er et av de hardeste materialene på jorden, med en Mohs-hardhetsgrad på 9, og kan bare overgås av borkarbid og diamant når det gjelder hardhet. SiC brukes ofte i slipemidler og slitesterke deler på grunn av sin hardhet, i ildfaste materialer og keramikk på grunn av sin motstand mot høye temperaturer og termisk ekspansjon, mens halvlederelektronikk som krever høye driftstemperaturer eller høy spenning, kan dra nytte av de unike egenskapene til SiC.

Silisiumkarbid forekommer naturlig som mineralet moissanitt, men siden 1893 har det blitt masseprodusert i pulverform for å brukes som slipemiddel. Silisiumkarbid kan også bindes sammen til ekstremt hard keramikk som brukes i applikasjoner med strenge krav, for eksempel bilbremser og -koblinger og skuddsikre vestplater. Materialet kan også brukes i elektroniske komponenter som opererer ved høye temperaturer eller spenninger, for eksempel lysdioder og detektorer.

Kjemisk sett er silisiumkarbid (SiC) en legering som består av rent silisium og karbon, og som kan dopes med nitrogen, fosfor eller beryllium for å skape halvledere av n- eller p-typen ved hjelp av kjemisk dampdeponering (CVD). SiC-wafere som brukes til halvlederproduksjon, fremstilles ved hjelp av kjemisk dampdeponering - noe som gjør CVD til en uvurderlig måte å lage wafere på for denne avanserte produksjonsteknologien. I tillegg gjør den høye overflatekvaliteten, den lave friksjonskoeffisienten og det høye smeltepunktet SiC til et uunnværlig materiale som brukes i laserbaserte applikasjoner for ildfaste belegg samt optiske belegg, takket være CVDs presisjon ved fremstilling av wafere ved hjelp av kjemisk dampdeponeringsteknologi (CVD).