Silisiumkarbidprodukter

Silisiumkarbid (SiC) er en eksepsjonelt hard, varmebestandig keramikk som har mange ønskelige egenskaper, noe som gjør den egnet for høyytelsesapplikasjoner som krever sterke materialer med varmetoleranse. SiC velges derfor ofte fremfor tradisjonelle keramiske alternativer.

American Elements tilbyr SiC i en rekke kvaliteter for militær-, ACS- og reagensbruk, farmasøytiske forskningsapplikasjoner i næringsmiddelindustrien samt slipeprodukter.

Hardhet

Silisiumkarbid (SiC) er et imponerende materiale med mange eksepsjonelle fysisk-kjemiske egenskaper, blant annet høy hardhet og mekanisk stabilitet ved høye temperaturer, eksepsjonell varmeledningsevne med lav ekspansjonskoeffisient, sterk korrosjons- og oksidasjonsmotstand og en sammensetning av tetraedriske strukturer bestående av silisium og karbon som holdes sammen av sterke kovalente bindinger i krystallstrukturen. Disse imponerende egenskapene samles i SiCs slående fysisk-kjemiske profil.

I 1891 oppdaget den amerikanske oppfinneren Edward G. Acheson silisiumkarbid mens han forsøkte å fremstille kunstige diamanter. For å gjøre dette varmet han opp en blanding av leire og pulverisert koks i en jernskål ved hjelp av elektroden og en vanlig karbonbuelampe som elektroder. Da han så lysegrønne krystaller festet til den ene elektroden, visste han at han hadde gjort en viktig oppdagelse og kalte den nye forbindelsen "karborundum", med en hardhet som lignet på diamant.

Silisiumkarbidets høye smeltepunkt, kjemiske treghet og motstand mot termiske sjokk gjør det egnet for tøffe industrielle miljøer med ekstreme temperaturer, for eksempel smeltede metaller med høy temperatur og petrokjemiske ovner. I tillegg gjør styrken, holdbarheten og korrosjonsbestandigheten det nyttig i tekniske anvendelser som sandblåsingsinjektorer, pumpelagre og skjæreverktøy.

SiC kan produseres enten ved sintring av rent silisium- og karbonpulver eller ved reaksjonsbinding, og dannelsesmetoden har stor innvirkning på den endelige mikrostrukturen. Reaksjonsbundet SiC dannes ved å infiltrere blandinger av SiC med flytende silisium; disse infiltrerte komposittene reagerer med karbon for å binde seg til de opprinnelige partiklene, noe som skaper reaksjonsbindinger mellom SiC-partiklene. Sintret SiC fremstilles ved å blande rent SiC-pulver med sintringshjelpemidler som ikke er oksiderte, før materialet sintres ved høye temperaturer ved hjelp av konvensjonelle keramiske formingsprosesser.

Ved hjelp av et egnet hardhetstestsystem kan hardhet måles på prøver fra alle typer materialer. For å skape korrelasjoner mellom hardhet og andre egenskaper, som for eksempel strekkfasthet, må hardhetstestresultatene først kalibreres mot de som brukes til kalibrering.

Hardhetstesting av materialer kan variere mye avhengig av ulike typer innrykkere, belastninger og oppholdstider. Derfor bør hardhetstester bare brukes som en grov veiledning når man skal sile ut materialer som er beregnet på kritiske bruksområder.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumkarbid er en ikke-oksidkeramikk med utmerket korrosjonsbestandighet i tøffe industrimiljøer. Materialets krystallinske struktur forhindrer direkte kontakt mellom oksygenmolekyler og overflatelaget, noe som bidrar til at det ikke brytes ned over tid. Denne egenskapen gjør silisiumkarbid spesielt verdifullt i bruksområder med høy temperatur, der aggressive kjemiske stoffer som smeltede salter eller metallegeringer potensielt kan angripe det, noe som gjør motstandsdyktigheten mot høye temperaturer til en viktig fordel ved bruk av silisiumkarbid i ildfaste materialer, keramikk- og glassindustrien.

Sintret silisiumkarbid (SSiC) skiller seg ut med sin korrosjonsbestandighet, og dette materialet tåler et imponerende utvalg av syrer (fosforsyre, svovelsyre, saltsyre og salpetersyre) samt baser som aminer, pottaske og kaustisk soda. I tillegg har det lave termiske ekspansjonshastigheter og kan til og med fungere som et ideelt ildfast materiale i høytemperaturapplikasjoner; det brukes også ofte som slitesterkt materiale i pumpeventiler, sandblåsingsinjektorer og ekstruderingsformer.

Sandblåst silisiumkarbid brukes ofte i karborundumtrykk, der man bruker keramiske plater med granulære overflater som fanger opp blekk fra valser for å lage trykkmerker på papir. Videre har silisiumkarbid lenge blitt brukt som en støtdempende komponent i skuddsikre vester på grunn av sin evne til å dempe støt med høy hastighet.

I moderne produksjon av silisiumkarbidbaserte slipemidler, ildfaste materialer og keramikk brukes en blanding av ren silikasand blandet med karbonkoks som plasseres rundt en karbonleder i en ovn av elektrisk motstandstype, der elektrisk strøm forårsaker kjemiske reaksjoner mellom karbonet i koksen og silisiumet i sanden, noe som fører til sintring av produktet ved høye temperaturer.

Junty tilbyr et omfattende utvalg av SiC-produkter som er skreddersydd for å oppfylle dine krevende spesifikasjoner, for eksempel sandblåste granulater, sintrede sfæriske korn, pressede sfæriske stykker og grafittbelastede ildfaste silisiumkarbidprodukter. Hver type er tilgjengelig i flere størrelser for å imøtekomme ulike bruksområder - ta kontakt i dag og se hvordan vi kan forbedre ytelsen til bruksområdet ditt ved å levere kvalitetsmaterialer som oppfyller eller overgår bransjestandarder på en rask og rimelig måte!

Elektriske egenskaper

Silisiumkarbid har den unike egenskapen at det fungerer både som et metall og en isolator ved lave temperaturer, men også som en halvleder ved høyere temperaturer, slik at strøm kan passere fritt gjennom.

SiC er et ideelt materiale for elektriske applikasjoner ved høyere spenninger, særlig på grunn av den økte ledningsevnen. SiCs reduserte systemtap og energiforbruk gjør kraftelektronikkenhetene mindre og mer energieffektive - noe som også bidrar til hurtigladingssystemer for elbiler ved at ladetiden blir kortere, samtidig som systemets størrelse og vekt reduseres.

Produksjonen av sintret silisiumkarbid starter med at en blanding av karbonmateriale og råmaterialer som petroleumskoks eller kvartssand reageres kjemisk ved ekstremt høye temperaturer i en elektrisk resistiv ovn for å danne SiC. Når råmaterialet er dannet, må det bearbeides gjennom knusing og fresing for å oppnå ønsket kornstørrelse og -form, før det sorteres ytterligere og behandles kjemisk for å oppnå renhetsgrader som er egnet for bestemte bruksområder.

Temperatur og innhold av urenheter avgjør hvilke former av SiC som produseres. For eksempel dannes alfa-SiC (a-SiC), som har heksagonal krystallstruktur og wurtzitt (ZnCr2O4), ved høyere temperaturer, mens beta-SiC (ZnSiC) dannes ved lavere temperaturer.

Silisiumkarbid utmerker seg ikke bare med sine elektriske egenskaper, men også med sin kjemiske inertitet ved høyere temperaturer - noe som gjør det til en attraktiv kandidat for keramiske bruksområder som bilbremser og -koblinger, skuddsikre vester og skuddsikre vester. SiC av høy kvalitet tåler de høye påkjenningene og temperaturene som oppstår i disse bruksområdene, noe som gir lengre levetid og økt ytelse. Transistorer av silisiumkarbid har også en mye høyere gjennombruddsspenning enn tilsvarende transistorer av silisium, noe som reduserer strømtap og øker effektiviteten. Silisiumkarbidets elektriske isolasjonsegenskaper gjør det spesielt fordelaktig for ladere til elbiler, som må tåle store spenninger uten å oppleve uforutsigbar ledningsadferd eller katastrofal svikt. Derfor er det mange elbilprodusenter som bruker silisiumkarbid i produktene sine.

Kjemisk treghet

Silisiumkarbid (SiC) er en ekstremt hard kjemisk forbindelse av silisium og karbon som forekommer naturlig som det sjeldne mineralet moissanitt, men siden 1893 har masseproduksjon gjort dette kjemiske materialet tilgjengelig som pulver eller krystall til bruk som slipemiddel. Korn av silisiumkarbid kan også bindes sammen til keramiske materialer som brukes i bilbremser, clutcher, skuddsikre vestplater og i skuddsikre vestforinger. Endelig kan store enkeltkrystaller av SiC også skapes gjennom sintring for å produsere syntetiske moissanitt-edelstener, kjent som syntetisk moissanitt.

Kombinasjonen av høy temperaturstyrke, lav termisk ekspansjon og korrosjonsbestandighet gjør at silisiumkarbid egner seg for en rekke ulike industrier. Med en Mohs-hardhetsgrad på ni - kun slått av diamant og borkarbid - er silisiumkarbid et svært ettertraktet materiale i slipemidler som slipeskiver eller papir- og tøyprodukter, samt i produksjon av ildfaste materialer som er motstandsdyktige mot kjemikalier.

Keramisk materiale har utmerket motstandskraft mot syrer og baser, smeltede metaller og glassangrep samt termisk sjokk. Den lave porøsiteten og den lave poretettheten gjør det dessuten egnet for mekaniske tetninger og lagre som må operere i aggressive miljøer med lite behov for smøring.

Silisiumkarbid har høy temperaturstyrke, stivhet og stivhet, noe som gjør det til et ettertraktet materiale å bruke i speilkonstruksjoner til astronomiske teleskoper. Selv om denne anvendelsen av dette allsidige materialet fortsatt er relativt ny, er det allerede flere observatorier, som Herschel Space Telescope, som bruker speil av silisiumkarbid i denne egenskapen. Silisiumkarbid har dessuten en lav termisk ekspansjon, noe som gir fordeler når det brukes til å konstruere ovnsforinger og ovnsvegger samt til keramiske produkter som sanitærutstyr.

Zirkoniumdioksydbaserte SiC-elektrolyttmaterialer er for tiden under utforskning som en potensiell måte å forbedre batteriteknologien på. Selv om de har god ionisk ledningsevne og strukturell integritet, krever fremstillingsprosessen høye driftstemperaturer for å oppnå optimale resultater. Selv om kostnadene hindrer utbredt bruk, har Zirconia IGBT-er fordeler i forhold til silisium IGBT-er for kraftkonverteringsapplikasjoner på over 600 V.