Wiązany reakcyjnie węglik krzemu

Węglik krzemu to jeden z najtwardszych i najtrwalszych materiałów ceramicznych na rynku, zapewniający ochronę przed korozją, zużyciem i wysokimi temperaturami.

Wiązany reakcyjnie węglik krzemu jest wytwarzany poprzez reakcję porowatego węgla z ciekłym lub gazowym krzemem i infiltrację go dodatkowym krzemem w celu utworzenia gęstej części ceramicznej.

Węglik krzemu wiązany azotkami (NB SiC)

Węglik krzemu wiązany azotkiem (NB SiC) jest kompozytowym materiałem ogniotrwałym składającym się z azotku węglika krzemu jako fazy ceramicznej, tworząc mocny, sprężysty i trwały materiał. Jako jeden z najtwardszych dostępnych obecnie materiałów inżynieryjnych, NB SiC jest odporny na zużycie przez cząstki lub twarde powierzchnie, takie jak powierzchnie. Co więcej, jego obojętność chemiczna pozwala mu pozostać odpornym na większość kwasów, zasad i halogenków, będąc jednocześnie bardzo plastycznym i zdolnym do wytrzymywania dużych obciążeń i uderzeń.

Wiązany azotkami węglik krzemu można łatwo formować w skomplikowane i precyzyjne kształty w procesie Blasch, co umożliwia jego wykorzystanie w zastosowaniach wymagających zarówno właściwości ogniotrwałych, jak i mechanicznych. Co więcej, jego wytrzymałość na pękanie przewyższa wytrzymałość spiekanego SiC, dzięki czemu nadaje się do wymagających środowisk, w których występują naprężenia ścierne i udarowe.

Należy pamiętać, że istnieją dwie metody produkcji węglika krzemu: wiązanie reakcyjne i spiekanie. Każda z metod formowania ma znaczny wpływ na mikrostrukturę produktu końcowego, prowadząc do innych właściwości termicznych i mechanicznych niż w przypadku wytwarzania wyłącznie poprzez spiekanie. Poniżej znajduje się zarys każdej z tych technik formowania:

Wiązany reakcyjnie węglik krzemu powstaje poprzez dodanie ciekłego krzemu do kompaktu zawierającego mieszaninę SiC i węgla, reagując z węglem w celu utworzenia dodatkowych ziaren węglika krzemu, jednocześnie wiążąc początkowe ziarna SiC. Po uformowaniu materiał ten można łatwo formować w różne kształty i rozmiary, dzięki czemu nadaje się do zastosowań takich jak meble piecowe, uszczelnienia mechaniczne i dławiki kontroli przepływu.

Wiązany azotkiem węglik krzemu jest od dawna wykorzystywany w zastosowaniach wymagających odporności na ścieranie; jednak w testach odporności na erozję w warunkach glebowych udowodnił również, że doskonale sprawdza się w porównaniu ze spiekanymi produktami stalowymi zawierającymi bor, zarówno w luźnych, jak i gęstych warunkach glebowych.

InVinCerTM by Blasch

Spajanie reakcyjne to innowacyjna technika wykorzystywana do produkcji elementów ceramicznych z węglika krzemu o dowolnym kształcie i rozmiarze, przy użyciu tańszych procesów produkcyjnych niż spiekany węglik krzemu (SSC). Ceramika ogniotrwała wykonana przy użyciu tej technologii jest znana ze swojej wytrzymałości, odporności na korozję i odporności na ekstremalne temperatury - te cechy sprawiają, że nadaje się do urządzeń grzewczych, takich jak meble piecowe, a także elementy zużywające się, takie jak uszczelki i zawory.

Ceramika ogniotrwała produkowana przy użyciu tej technologii znana jest z doskonałej odporności na szok termiczny. Wytrzymałość na zginanie i pękanie wzrasta wraz ze wzrostem zawartości stałego węglika krzemu związanego z reakcją; materiał ten powstaje w wyniku reakcji chemicznej między porowatym węglem lub grafitem a stopionym krzemem; jego główny tryb pękania obejmuje pękanie międzykrystaliczne SiC, a także kruche pękanie z resztkowych cząstek węgla.

Aby uzyskać węglik krzemu związany z reakcją, należy najpierw połączyć gruboziarnisty proszek węglika krzemu i nietlenkowe środki spiekające przed podgrzaniem do 2000F. Po tym etapie można zastosować techniki precyzyjnego szlifowania w celu uzupełnienia mieszanki.

W ramach odlewania żelowego związanego reakcyjnie węglika krzemu dostosowano stosunek alkoholu furfurylowego (FA) do żywicy fenolowej, aby ułatwić polimeryzację i modyfikację czasu żelowania. Ponadto zbadano zarówno czas żelowania, jak i morfologię porów mikroporowatego węgla; oba okazały się kluczowe w tworzeniu reaktywnie związanych struktur węglika krzemu.

Ceramika ogniotrwała produkowana przy użyciu tej technologii jest znana jako RBSC. Rysunek 9 przedstawia wzory XRD ciał SiC/porowatego węgla o różnym obciążeniu ciałami stałymi wytworzonymi w tym procesie; ich wyniki pokazują, że te o wyższej zawartości ciał stałych zawierały mniej wolnego Si, o czym świadczy zwiększona intensywność pików zarówno dla fazy a-SiC, jak i fazy b-SiC w tych ogniotrwałych materiałach ceramicznych.

Calsic® RB

Wiązany reakcyjnie węglik krzemu (RBSC) to innowacyjny materiał ceramiczny, charakteryzujący się wyjątkową wytrzymałością i twardością, a jednocześnie zdolny do wytrzymywania ekstremalnych temperatur. Ze względu na te właściwości, RBC jest doskonałym materiałem do produkcji mebli do pieców, uszczelnień mechanicznych i urządzeń do produkcji półprzewodników.

RB SiC jest zwykle tworzony przez mieszanie proszku SiC z węglem i plastyfikatorem w formie, wypalanie w celu usunięcia plastyfikatora i napełnianie ciekłym lub parowym krzemem, który reaguje z węglem, tworząc dodatkowy węglik krzemu - skutkuje to niezwykle gęstym, wysokowydajnym produktem o doskonałej odporności na zużycie i uderzenia.

Skład, morfologia i wielkość źródeł węgla odgrywają ogromną rolę w kształtowaniu mikrostruktury i właściwości ceramiki RB SiC. Ogólnie rzecz biorąc, większa zawartość węgla w preformie powoduje większe stężenie RB SiC w końcowej ceramice. Co więcej, ich reaktywność również ma wpływ na ten proces: od wysoce reaktywnego grafitu po mniej reaktywny węgiel mikrosferyczny.

To, który rodzaj SiC jest odpowiedni dla danego zastosowania, zależy od jego przeznaczenia, takiego jak twardość, gęstość i wymagania dotyczące odporności na korozję. Zarówno węglik krzemu wiązany azotkiem, jak i węglik krzemu wiązany reakcyjnie oferują wyjątkową wydajność w trudnych warunkach.

Spiekany węglik krzemu (SSiC), wytwarzany poprzez prasowanie i spiekanie, przewyższa RB SiC pod względem wytrzymałości i twardości; jednak jego przewodność cieplna jest niższa ze względu na bardziej złożone procesy spiekania wymagające znacznie wyższych temperatur do produkcji; dodatkowo jest droższy ze względu na złożone metody produkcji wymagane przez ten materiał - przez co niektóre zastosowania nie nadają się do tej formy. Na szczęście Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories może pomóc w wyborze odpowiedniej ceramiki do danego zastosowania dzięki naszej pełnej linii produktów odpornych na zużycie klasy przemysłowej, zaprojektowanych specjalnie w celu spełnienia określonych wymagań - zadzwoń już dziś, aby uzyskać więcej informacji lub pomoc w podjęciu decyzji o zastosowaniu!