Sintret silisiumkarbid

Silisiumkarbid er en høyytelseskeramikk med eksepsjonell hardhet, slitestyrke og varmeledningsevne. Den komplekse geometrien gjør imidlertid presis maskinering ekstremt utfordrende, og diamantverktøy må brukes for å oppnå maksimal nøyaktighet ved bearbeiding.

Saint-Gobain benytter flere produksjonsmetoder for å lage sintrede silisiumkarbidprodukter av høyeste kvalitet. Vi benytter reaksjonssintring og trykkløse sintringsprosesser for å fremstille fullt fortettede keramiske produkter som er utformet for å tåle krevende bruksområder.

Høy styrke

Keramisk silisiumkarbid er blant de hardeste og sterkeste keramiske materialene som finnes, og det opprettholder sin styrke ved høye temperaturer samtidig som det er slagfast. Kombinasjonen av hardhet og styrke gjør silisiumkarbid til et ideelt materialvalg for mange krevende bruksområder. Det er spesielt motstandsdyktig mot korrosjon og oksidasjon, samtidig som det har lav termisk utvidelseskoeffisient, utmerkede tribologiske egenskaper og er en elektrisk halvleder.

Masceras sintrede silisiumkarbidmaterialer VSiC og PGS-100 for pumpetetninger gir langvarig holdbarhet i tøffe miljøer med korrosjon og slitasje. Standardstørrelser og -geometrier for VSiC gjør dem egnet for de fleste typer pumper, mens PGS-100 er tilsatt grafitt, noe som øker smøreevnen og gir bedre PV-evne mellom parene med hard overflate, noe som gir bedre tørrkjøringsoverlevelse og økt tetningsytelse.

Reaksjonssintring (RS-SiC) er en av de mest ettertraktede produksjonsprosessene for silisiumkarbid på grunn av den tette strukturen, den lave prosesseringstemperaturen, den gode formbarheten og den høye renheten. Dessverre har mekaniske egenskaper som styrke og Youngs modul for RS-SiC en tendens til å være lavere på grunn av reststørrelsen av silisium (Si) i mikrostrukturen.

Trykkfri sintring av silisiumkarbidkeramikk (PS-SiC) er en annen metode for produksjon av silisiumkarbidkeramikk, der man bruker ultrafint SiC-pulver blandet med små mengder sintringstilsetninger for å danne et tett materiale med fine korn. Den har utmerkede mekaniske egenskaper og formingsmetoder, noe som gjør denne teknikken egnet for ulike bruksområder.

Høy stivhet

Silisiumkarbid (SiC), ofte omtalt som et av de hardeste keramiske materialene som finnes på markedet i dag. SiC utmerker seg ved at styrken og hardheten forblir konstant selv ved svært høye temperaturer, noe som gjør det til et ekstremt motstandsdyktig materiale mot slitasje, korrosjon og termisk sjokk - enda mer imponerende er det at vekten er halvparten av stål, samtidig som det har en lav utvidelseskoeffisient og gode varmeledningsegenskaper.

Sintret silisiumkarbid produseres ved å blande fint og rent silisiumkarbidpulver med sintringstilsetninger som ikke er oksiderte, og deretter komprimere dette pulvermaterialet ved hjelp av tradisjonelle keramiske formingsprosesser som isostatisk pressing, matrisepressing eller sprøytestøping. Disse metodene for keramisk forming gjør det mulig å skape svært komplekse former uten at det går på bekostning av sintringsegenskapene.

Reaksjonsbundet og trykkløs sintringsteknologi for silisiumkarbid er to primære former for sintringsteknologi, som begge er i stand til å skape ekstremt sterke, harde og slitesterke keramer for bruksområder med høy temperatur. Hver type har forskjellige egenskaper som kan gjøre den egnet til bestemte oppgaver eller bruksområder.

Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories' reaksjonsbundne silisiumkarbid (SSiC), som produseres ved hjelp av reaksjonssintring, har eksepsjonelle kjemiske og mekaniske egenskaper ved temperaturer på over 2 000 °C for sluttbruksområder. Det har eksepsjonell motstand mot termisk sjokk, kjemisk korrosjon og har utmerket oksidasjonsmotstand samt krypbruddstyrke.

Motstandsdyktighet mot høye temperaturer

Sintret silisiumkarbid tåler høye temperaturer og er samtidig motstandsdyktig mot korrosjon, oksidasjon og støt, noe som gjør det til et av verdens tøffeste materialer. Det tåler intens varme og trykk uten å sprekke under belastning, og er derfor et ideelt materialvalg for sprengningsdyser som brukes i krevende miljøer som kraftverk eller stålsintringsanlegg.

SSiC tåler temperaturer på opptil 1 900 grader Celsius, langt over de fleste legeringers smeltepunkt. I tillegg er det svært motstandsdyktig mot kjemisk erosjon og kjemisk påvirkning, noe som gjør det til et egnet materiale for krevende bruksområder som metallstøping.

Sintret silisiumkarbid produseres ved hjelp av flere keramiske formingsprosesser, blant annet ekstrudering (rør) og kald isostatisk pressing for plater og blokker. Etter å ha blitt maskinert til presise toleranser, sintres det i en kontrollert atmosfære for å forhindre oksidasjon og bli et sterkt, hardt og varmeledende materiale. Selv om denne produksjonsmetoden er kostbar og tidkrevende, gir den silisiumkarbidprodukter av topp kvalitet med stor styrke, hardhet og god varmeledningsevne.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSIC) kommer derimot til kort når det gjelder bøyestyrke, kjemisk motstand og bruddseighet. Reaksjonsbundet silisiumkarbid dannes ved å injisere flytende silisium i porøse karbon- eller grafittpreformer. Produksjonskostnadene er lavere enn for SSiC, samtidig som det er enklere å produsere mindre deler og komplekse former med dette materialet, som også har bedre ytelse ved høye temperaturer enn det konkurrerende materialet.

Ledningsevne ved høye temperaturer

Varmeledningsevnen til sintret silisiumkarbid øker når innholdet av tilsetningsstoffer endres, på grunn av en økning i eutektisk væskefase mellom SiC-korn med økende temperatur, noe som fører til at den keramiske tettheten øker, noe som igjen fører til større elektrisk ledningsevne gjennom det isolerende nettverket.

SSiC har høyere sintringstemperaturer som gjør det enklere å maskinbearbeide og gir strammere toleranser enn reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSIC), noe som gjør det egnet for produksjon av komponenter til prosessutstyr som dyser, ventiler, akselhylser eller ovnsinnredning.

Morgans Purebide(r) SSiC-kvalitet gir enestående slitestyrke med utmerket kjemisk bestandighet og eksepsjonell bøyestyrke ved høye temperaturer. I tillegg gir tilsetningen av fri grafitt bedre smøreevne for økt trykkhastighet mellom parene av hardflater.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid lages ved å infiltrere smeltet silisium i porøse karbon- eller grafittpreformer, og deretter presse og sintre dem for å produsere reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSC). Selv om styrken og hardheten kan være lavere enn for SSiC, gir reaksjonsbundet SC utmerket slitestyrke samtidig som det er mye billigere å produsere - i tillegg til at produksjonstiden ofte kan være kortere, noe som gjør dette alternativet til en attraktiv løsning for visse bruksområder.

Trykkløst sintret silisiumkarbid har de mekaniske egenskapene til et polykrystallinsk, flatesentrert kubisk materiale med lav ekspansjonskoeffisient, noe som gjør det egnet for presisjonsapplikasjoner som støpeformer og slitedeler. Materialet er dessuten svært holdbart ved ekstreme temperaturer, og har utmerket motstandskraft mot kjemiske angrep, samtidig som det gir termisk stabilitet som en ekstra bonus.