Silisiumkarbidpulver

SiC er et ideelt materiale å bruke i batteriomformere for elbiler, fordi det tåler høye spenninger samtidig som det gir mer effektiv energibesparelse og lengre kjørelengder.

Selv om silisiumkarbid (SiC) forekommer naturlig i små mengder i meteoritter, korundforekomster og kimberlitt, er det meste av SiC som selges i dag syntetisk fremstilt og er et hardt og sprøtt materiale med unike fysiske egenskaper.

Hardhet

Silisiumkarbid, ofte forkortet SiC, er en ekstremt hard krystallinsk forbindelse av silisium og karbon som har blitt masseprodusert siden slutten av 1800-tallet for bruk som slipemiddel og til ulike industrielle formål, som ildfast foring i ovner eller varmeelementer i industriovner, slitesterke deler på pumper og rakettmotorer og som halvledersubstrat for lysdioder (LED).

SiC er kjent for sin ekstreme hardhet (9 på Mohs-skalaen), slitestyrke, kjemiske inertitet og varmeledningsevne - egenskaper som gjør det velegnet til bruk ved høye temperaturer, for eksempel i ildfaste materialer. I tillegg beholder SiC sin styrke ved høye temperaturer, noe som gjør det til et utmerket materialvalg.

Edward Goodrich Acheson produserte silisiumkarbid for første gang i 1891 da han varmet opp en blanding av leire (et aluminiumsilikat) og pulverisert koks (karbon). Han kalte dette materialet karborundum, en blanding av kull og diamant. Senere lyktes Henri Moissan med å fremstille silisiumkarbid ved enten å løse opp karbon i flytende silisium eller ved å smelte kalsiumkarbid og silisiumdioksyd inn i det.

I dag er det meste av silisiumkarbidet som selges over hele verden syntetisk og fremstilles enten ved å kalsinere grønne blokker i en Barmac-kvern eller Raymond-kvern, og deretter knuses til ultrafint pulver ved hjelp av sikting. Svart silisiumkarbid bearbeides etter nøyaktige spesifikasjoner for å oppfylle presise krav til lapping, polering og sklisikring, til trådsaging av kvarts samt til belagte og bundne slipeprodukter.

Termisk konduktivitet

Silisiumkarbid (SiC) er en av de hardeste, sterkeste og mest nyttige kjemiske forbindelsene vi kjenner til. SiC forekommer naturlig som moissanitt i ekstremt sjeldne former, men har siden 1893 blitt masseprodusert i pulver- og krystallform for bruk som slipemiddel og industrielt materiale med utmerket styrke, seighet og varmeledningsevne.

SiC består av tettpakkede Si- og C-atomer som er ordnet i fireatomers koordinasjonstetraedre, noe som skaper et eksepsjonelt hardt og sterkt materiale. Det er motstandsdyktig mot de fleste organiske syrer, uorganiske syrer og smeltede salter, bortsett fra flussyre og syrefluorider. Den unike tetraedriske strukturen gir også eksepsjonell motstand mot termisk sjokk for bruk i høytemperaturapplikasjoner.

Rent silisiumkarbid har en ekstremt høy varmeledningsevne ved romtemperatur - ca. 490 Wm-1 K-1 på grunn av mangel på urenheter eller strukturelle defekter i krystallgitteret - mens polykrystallinsk SiC-keramikk har betydelig lavere ledningsevne på grunn av tilfeldig orientering av kornene, sekundære faser med lavere ledningsevne ved korngrensene eller urenheter i gitteret.

Foundry Service tilbyr både porøs og fullstendig fortettet b-SiC i et bredt spekter av størrelser og kjemiske sammensetninger for ulike bruksområder, for eksempel sandblåsing, antiskli-belegg, belagte slipemidler, keramiske slipeskiver og ildfaste materialer. Alle materialene som tilbys, er uavhengig sertifisert i henhold til relevante standarder.

Motstandsdyktig mot korrosjon

Silisiumkarbidpulver har eksepsjonell slitestyrke og korrosjonsbeskyttelse, i tillegg til at det er svært ildfast med utmerket varmeledningsevne og lav utvidelseskoeffisient - egenskaper som gjør det perfekt for industriell bruk. Silisiumkarbid har en lysegrå fargetone som ligner diamantens hardhet og tetthet, men er mindre utsatt for sprekker og riper, noe som gjør det ideelt til bruk som industrimateriale.

Grafens elektriske egenskaper omfatter halvlederegenskaper og et bredt resistansområde på tvers av sammensetninger - opptil syv størrelsesordener mellom ulike sammensetninger. Det er uløselig i vann og alkohol, men har likevel et smeltepunkt som er høyere enn diamant. Grafén er dessuten svært motstandsdyktig mot syre, slitasje og korrosjon, men visse flussyrer og salpetersyrer ved høyere temperaturer fører til at det korroderer raskt.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid er vanligvis svært motstandsdyktig mot korrosjon i kjemiske anvendelser, med unntak av visse oksiderende syrer (som salpetersyre og flussyre). Denne motstandsdyktigheten skyldes den utmerkede slitestyrken.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid kan enkelt formes til støpeformer ved å blande det med myknere og vann til en slurry, og deretter støpe eller ekstrudere det ved hjelp av valsing, filterpresse eller hydrostatisk trykk. Denne støpeprosessen må foregå uten kalsiuminterferens, som ellers ville forstyrre de korrosjonsbestandige egenskapene. For å oppnå dette brukes ofte gipsformer i stedet for tradisjonelle sandbaserte former som det foretrukne støpematerialet.

Motstand mot slitasje

Silisiumkarbid har en hardhetsgrad på 9,1 på Mohs-skalaen, og hardheten gjør det ideelt til å skjære gjennom svært harde materialer eller tøffe overflater som granitt. Den høye skjærehastigheten og motstanden mot slitasje gjør det dessuten populært i produksjonen av slipeskiver, skjæreverktøy, sandpapir og sandblåsingsprosesser.

Svart silisiumkarbidpulver brukes ofte i keramikk for presis sliping av metall- og glassdeler for å oppnå nøyaktige dimensjoner og glatte overflater, ofte i kombinasjon med borkarbid for økt holdbarhet og ytelse ved høye temperaturer. Videre er dette materialet nyttig i produksjonen av avanserte ildfaste produkter som brukes i bransjer som metallurgi, smelting og støping.

Silisiumkarbid er viktig i flyindustrien for å lage motorkomponenter som tåler ekstreme temperaturer og termisk sjokk, og i solcellepaneler og brenselceller for å spre varmen og dermed forbedre effektiviteten og levetiden. Silisiumkarbid spiller også en viktig rolle i halvlederteknologien, der dets varmebestandighet gjør det mulig å bruke wafer-prosesseringsutstyr.

Nitridbundet silisiumkarbid ble nylig testet under ulike jordforhold for å fastslå slitasjemotstanden. Analysen viste at lett jord gir optimal slitasjemotstand, men at slitasjen likevel kan påvirkes av ståltypen som brukes til arbeidsdelene under slike forhold.