Produse din carbură de siliciu

Carbura de siliciu (SiC) este o ceramică extrem de dură și rezistentă la căldură, care prezintă multe caracteristici dezirabile, ceea ce o face potrivită pentru aplicațiile de înaltă performanță care necesită materiale puternice cu toleranță la căldură. Din acest motiv, SiC este adesea ales în detrimentul opțiunilor ceramice tradiționale.

American Elements oferă SiC în numeroase calități pentru uz militar, ACS și reactivi; aplicații de cercetare farmaceutică de calitate alimentară, precum și produse abrazive.

Duritate

Carbura de siliciu (SiC) este un material cu performanțe impresionante, cu multe proprietăți fizico-chimice excepționale, inclusiv duritate ridicată și stabilitate mecanică la temperaturi ridicate, conductivitate termică excepțională cu un coeficient de dilatare scăzut, rezistență puternică la coroziune și oxidare și compoziția sa de structuri tetraedrice compuse din siliciu și carbon, ținute împreună prin legături covalente puternice în structura sa cristalină. Aceste caracteristici impresionante se reunesc în profilul fizico-chimic surprinzător al SiC.

În 1891, inventatorul american Edward G. Acheson a descoperit carbura de siliciu în timp ce încerca să producă diamante artificiale. Pentru a face acest lucru, a încălzit un amestec de argilă și praf de cocs într-un castron de fier, folosind electrodul acestuia și o lumină obișnuită cu arc de carbon ca electrozi; când a văzut cristale verzi strălucitoare atașate de unul dintre electrozi, a știut că a făcut o descoperire importantă și a numit noul său compus "carborundum", cu o duritate similară cu cea a diamantului.

Punctul de topire ridicat al carburii de siliciu, inerția chimică și rezistența la șocuri termice o fac potrivită pentru mediile industriale dure cu temperaturi extreme, cum ar fi cuptoarele pentru metale topite la temperaturi ridicate și cuptoarele petrochimice. În plus, puterea, durabilitatea și rezistența la coroziune îl fac util în aplicații inginerești, cum ar fi injectoarele de sablare, rulmenții pompelor și sculele de tăiere.

SiC poate fi produs fie prin sinterizarea siliciului pur și a pulberii de carbon, fie prin reacția de lipire; metoda de formare a acestuia influențează foarte mult microstructura finală. SiC legat prin reacție se formează prin infiltrarea amestecurilor de SiC cu siliciu lichid; aceste compacte infiltrate reacționează cu carbonul pentru a se lega de particulele lor originale, creând legături de reacție între particulele de SiC. SiC sinterizat se prepară prin amestecarea pulberii pure de SiC cu adjuvanți de sinterizare fără oxid, înainte de a utiliza procese convenționale de formare a ceramicii pentru a sinteriza materialul la temperaturi ridicate.

Utilizând un sistem adecvat de testare a durității, duritatea poate fi măsurată pe probe din toate tipurile de materiale. Pentru a crea corelații între duritate și alte proprietăți, cum ar fi rezistența la tracțiune, rezultatele testelor de duritate trebuie mai întâi să fie calibrate în raport cu cele utilizate pentru calibrare.

În funcție de diferitele tipuri de indentatoare, sarcini și timpi de așteptare, testarea durității materialelor poate varia foarte mult. Prin urmare, testele de duritate ar trebui să fie utilizate doar ca un ghid aproximativ atunci când se selectează materiale destinate unor aplicații critice.

Rezistența la coroziune

Carbura de siliciu este o ceramică neoxidată cu o rezistență excelentă la coroziune în medii industriale dure. Structura cristalină a materialului previne contactul direct dintre moleculele de oxigen și stratul său de suprafață, ajutându-l să evite degradarea în timp. Această caracteristică face ca carbura de siliciu să fie deosebit de valoroasă în aplicațiile la temperaturi ridicate, unde agenții chimici agresivi, cum ar fi sărurile topite sau aliajele metalice, ar putea să o atace, ceea ce face ca rezistența sa la temperaturi ridicate să fie un beneficiu cheie al utilizării carburii de siliciu pentru refractare, ceramică și industria sticlei.

Carbura de siliciu sinterizată (SSiC) se remarcă prin rezistența sa la coroziune, acest material având capacitatea de a rezista la o varietate impresionantă de acizi (fosforic, sulfuric, clorhidric și azotic), precum și la baze precum aminele potasice și soda caustică. În plus, acesta prezintă rate scăzute de dilatare termică și poate servi chiar ca un material refractar ideal în aplicații la temperaturi ridicate; este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit ca material rezistent la uzură în valvele pompelor, în injectoarele de sablare și în matrițele de extrudare.

SiC sablat cu nisip este utilizat frecvent în gravura cu carborundum, care utilizează plăci ceramice cu suprafețe granulare care rețin cerneala de pe role pentru a produce semne imprimate pe hârtie. În plus, carbura de siliciu este utilizată de mult timp ca o componentă care absoarbe impactul în vestele antiglonț datorită capacității sale de a atenua impacturile de mare viteză.

Fabricarea modernă a materialelor abrazive, refractare și ceramice pe bază de carbură de siliciu utilizează un amestec de nisip de siliciu pur amestecat cu cocs de carbon care este plasat în jurul unui conductor de carbon într-un cuptor de tip rezistență electrică, unde curentul electric provoacă reacții chimice între carbonul din cocs și siliciul din nisip, ceea ce duce la sinterizarea produsului la temperaturi ridicate.

Junty oferă o selecție cuprinzătoare de produse SiC adaptate pentru a satisface specificațiile dvs. exacte, cum ar fi granule sablate, granule sferice sinterizate, piese sferice presate și materiale refractare din carbură de siliciu încărcate cu grafit. Fiecare tip este disponibil în mai multe dimensiuni pentru a se potrivi diferitelor aplicații - contactați-ne astăzi și vedeți cum putem îmbunătăți performanța aplicației dvs. prin furnizarea de materiale de calitate care îndeplinesc sau depășesc standardele industriei într-un mod rapid și în conformitate cu bugetul!

Proprietăți electrice

Carbura de siliciu are proprietatea unică de a acționa atât ca un metal, cât și ca un izolator la temperaturi scăzute, dar și ca un semiconductor la temperaturi mai ridicate, permițând trecerea liberă a curentului.

SiC este un material ideal pentru aplicații electrice la tensiuni mai mari, în special datorită conductivității sale crescute. Pierderile reduse ale sistemului și consumul de energie ale SiC fac ca dispozitivele electronice de putere să fie mai mici și mai eficiente din punct de vedere energetic - acest lucru contribuie, de asemenea, la sistemele de încărcare rapidă pentru vehiculele electrice prin accelerarea timpilor de încărcare, reducând în același timp dimensiunea și greutatea totală a sistemului.

Producția de carbură de siliciu sinterizat începe cu un amestec de material carbonic și materii prime, cum ar fi cocsul de petrol sau nisipul de cuarț, care reacționează chimic la temperaturi extrem de ridicate într-un cuptor cu rezistență electrică pentru a forma SiC. Odată format, acest material brut trebuie apoi prelucrat prin concasare și măcinare pentru a obține dimensiunea și forma necesară a grăuntelui, înainte de a fi sortat și tratat chimic pentru a obține niveluri de puritate adecvate pentru anumite aplicații.

Temperatura și conținutul de impurități determină formele de SiC care sunt produse; de exemplu, carbura de siliciu alfa (a-SiC), cu structură cristalină hexagonală și formare wurtzită (ZnCr2O4), apare la temperaturi mai ridicate, în timp ce SiC beta (ZnSiC) se formează la temperaturi mai scăzute.

Carbura de siliciu se remarcă nu numai prin proprietățile sale electrice, ci și prin inerția sa chimică la temperaturi ridicate - ceea ce o face un candidat atractiv pentru aplicații ceramice, cum ar fi frânele și ambreiajele auto, vestele antiglonț și vestele antiglonț. SiC de înaltă calitate poate rezista la tensiunile și temperaturile ridicate întâlnite în timpul acestor aplicații, oferind o durată de viață mai lungă și performanțe sporite. Tranzistoarele din carbură de siliciu posedă, de asemenea, o tensiune de rupere mult mai mare în comparație cu omologii lor din siliciu, reducând pierderile de putere și crescând eficiența. Proprietățile de izolare electrică ale carburii de siliciu o fac deosebit de avantajoasă pentru încărcătoarele de vehicule electrice, care trebuie să reziste la tensiuni mari fără a se confrunta cu un comportament de conducție imprevizibil sau cu defecțiuni catastrofale. Prin urmare, mulți producători de vehicule electrice apelează la carbură de siliciu în produsele lor.

Inerția chimică

Carbura de siliciu (SiC) este un compus chimic extrem de dur de siliciu și carbon care apare în mod natural sub forma mineralului rar moissanit; cu toate acestea, începând cu anul 1893, producția în masă a făcut ca acest material chimic să fie disponibil sub formă de pulbere sau cristal pentru utilizarea ca abraziv. Granulele de carbură de siliciu pot fi, de asemenea, lipite între ele în materiale ceramice utilizate la frânele auto, ambreiaje, plăci de veste antiglonț, precum și în căptușelile de veste antiglonț. În cele din urmă, cristale unice mari de SiC pot fi, de asemenea, create prin sinterizare pentru a produce pietre prețioase de moissanit sintetic cunoscute sub numele de moissanit sintetic.

Combinația dintre rezistența la temperaturi ridicate, dilatarea termică redusă și rezistența la coroziune a carburii de siliciu o face potrivită pentru o gamă largă de industrii. Având o duritate Mohs de nouă grade - a doua după diamant și carbură de bor - carbura de siliciu este un material foarte căutat pentru materiale abrazive, cum ar fi discurile de șlefuit sau produsele din hârtie și pânză, precum și pentru producția de materiale refractare rezistente la substanțe chimice.

Materialul ceramic oferă o rezistență excelentă împotriva acizilor și alcalinelor, a metalelor topite și a atacurilor de sticlă, precum și a șocurilor termice. În plus, porozitatea sa zero și densitatea scăzută a porilor îl fac potrivit pentru garnituri mecanice și rulmenți care trebuie să funcționeze în medii agresive, cu o lubrifiere redusă.

Rezistența la temperaturi ridicate, rigiditatea și rigiditatea carburii de siliciu o fac un material de dorit pentru construcția oglinzilor pentru telescoapele astronomice. Deși această aplicație a acestui material versatil poate fi încă relativ nouă, mai multe observatoare, cum ar fi Telescopul spațial Herschel, utilizează deja oglinzi din carbură de siliciu în această calitate. În plus, dilatarea termică redusă a carburii de siliciu oferă avantaje atunci când este utilizată pentru a construi căptușeli de cuptoare și pereți de cuptoare, precum și pentru produse ceramice, cum ar fi obiectele sanitare.

Materialele electrolitice SiC pe bază de zirconiu sunt în prezent în curs de cercetare ca potențiale modalități de îmbunătățire a tehnologiei bateriilor. Deși acestea oferă o bună conductivitate ionică și integritate structurală, procesul de preparare necesită temperaturi de operare ridicate pentru rezultate optime. Deși costul împiedică adoptarea pe scară largă, IGBT-urile din zirconiu oferă avantaje față de IGBT-urile din siliciu pentru aplicațiile de conversie a energiei care depășesc 600V.