Čierny karbid kremíka

Karbid kremíka patrí medzi najtvrdšie brúsne materiály na bežné použitie, vyznačuje sa vynikajúcou chemickou a tepelnou vodivosťou a nízkym koeficientom rozťažnosti. Okrem toho sa karbid kremíka môže pochváliť tepelnou odolnosťou, ako aj vlastnosťami odolnosti proti opotrebovaniu.

Výroba zahŕňa vysokoteplotné tavenie kremenného piesku, ropného koksu, pilín a priemyselnej soli v elektrických odporových peciach pri vysokých teplotách, pričom vznikajú dva druhy - zelený a čierny, pričom druhý druh má vyššiu úroveň čistoty.

Vysoká tvrdosť

Karbid kremíka (tvrdosť podľa Mohsovej stupnice 9,2-9,3) je extrémne tvrdý (tvrdosť podľa Mohsovej stupnice 9,2-9,3) umelý minerál s vynikajúcou húževnatosťou a odolnosťou voči nárazom. Môže sa pochváliť výnimočnou reznou schopnosťou, ktorá umožňuje ľahké rezanie veľmi tvrdých materiálov, ako je mramor, porcelán, žula, karbidová liatina a hliník. Okrem toho možno karbid kremíka nájsť aj ako brúsne aplikácie, napríklad ako brúsne kotúče na keramické povrchy, ako je kameň a betónové povrchy.

Vysoká tvrdosť čierneho karbidu kremíka z neho robí vynikajúci materiál na použitie v mnohých typoch brúsnych materiálov a brúsnych procesov, od hladkých povrchových brúsnych materiálov až po hrubé uhlové brúsne materiály, ktoré poskytujú väčšiu reznú silu. Okrem toho je vďaka jeho odolnosti voči odštiepeniu oveľa menej pravdepodobné, že počas brúsnych procesov spôsobí zranenia a poškodí zariadenie ako výrobky z oxidu hlinitého.

Čierny karbid kremíka vyniká ako ďalší vynikajúci materiál na boj proti tepelným šokom, čo znamená, že si zachováva svoju tvrdosť a integritu pri vyšších teplotách ako iné brúsivá - ideálny na použitie vo vysokoteplotných prostrediach, ako sú pece alebo sušiarne, kde teplota dosahuje 1600 C bez toho, aby stratil štrukturálnu integritu alebo sa roztavil.

Čierny karbid kremíka vyniká medzi svojimi kolegami nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a odolnosťou voči tepelným šokom, čím prekonáva materiály ako oxid hlinitý. Okrem toho je vďaka svojej vysokej pevnosti v ťahu a modulu pružnosti vhodný na abrazívne aplikácie, pretože dokáže odolať značnému namáhaniu bez toho, aby sa zlomil.

Karbid kremíka sa bežne používa na výrobu povlakovaných a lepených abrazív na brúsenie, tryskanie, povrchovú úpravu, ako aj na výrobu žiaruvzdorných materiálov, metalurgických prísad a na výrobu špeciálnych tvarov alebo téglikov. Vďaka svojej tvrdosti, tuhosti a nízkej tepelnej rozťažnosti je hliník veľmi žiadaným materiálom na použitie ako zrkadlo v astronomických teleskopoch. Okrem toho sa hliník nachádza aj v kotúčových brzdách, spojkách a filtroch pevných častíc. Nízka tepelná rozťažnosť a tvrdosť čierneho karbidu kremíka z neho robia ideálny materiál pre tepelné štíty v prúdových motoroch a raketách, polovodičoch a elektronických zariadeniach; chemická stabilita z neho robí obľúbenú alternatívu drahších exotických kovov na výrobu solárnych článkov; chemická vodivosť dáva čiernemu karbidu kremíka jeho meno!

Vysoká hustota

Čierny karbid kremíka je abrazívny materiál používaný na brúsenie alebo rezanie materiálov. Má veľmi tvrdý povrch s vynikajúcou odolnosťou proti oderu, vysokou tepelnou vodivosťou a chemickou stabilitou, čo z neho robí vynikajúcu surovinu na použitie v žiaruvzdorných materiáloch, keramike a metalurgii.

Vyrába sa v elektrickej odporovej peci tavením kremenného piesku a uhlíka, zvyčajne ropného koksu, na zelený karbid kremíka, pričom konečný produkt má podobné fyzikálne vlastnosti ako jeho čierny náprotivok; zelený karbid kremíka sa však líši čistejšou štruktúrou a vyššou tvrdosťou, vďaka čomu je vhodný na špecializovanejšie aplikácie.

Čierny karbid kremíka má zvyčajne nižšiu hustotu ako jeho zelený náprotivok, pretože má viac voľného oxidu kremičitého ako zelený; jeho tvrdosť však zostáva mimoriadne vysoká a odolnosť proti oderu mimoriadne vysoká. Čierna drvina sa najčastejšie používa na aplikácie, ako je pieskovanie, brúsenie neželezných materiálov a dokončovanie tvrdých alebo tvrdých materiálov; je však ideálna aj na použitie v žiaruvzdorných materiáloch, keramike, pri drôtenom rezaní kremíka/kremeňa, leštení a bubnových aplikáciách.

Karbid kremíka (SiC) je po diamante a karbide bóru treťou najtvrdšou látkou v prírode. Hoci má kryštalické zloženie, SiC sa dá rozomlieť na jemný prášok na mnohé použitia. SiC, ktorý sa v USA bežne označuje ako karborundum, slúži na celý rad priemyselných použití vrátane zvýšenia rezného/brúsneho výkonu, odolnosti proti opotrebovaniu pri vysokých teplotách a chemickej stability - vlastnosti ideálne na použitie ako rezné/brúsne nástroje v priemyselnom prostredí a rezné abrazíva, žiaruvzdorné materiály alebo aplikácie na obrábanie kovov.

Čierny karbid kremíka je jedným z najtvrdších dostupných brúsnych materiálov, z hľadiska tvrdosti je druhý po diamante a karbide bóru. Čierny karbid kremíka je však v porovnaní s týmito alternatívami oveľa lacnejší a ľahšie dostupný.

Granát sa vďaka svojej nízkej cene a dlhej životnosti široko používa ako brúsne médium v brúsnych kotúčoch, brúsnych kefách, brúsnych papieroch a kamenných bubnoch. Je to vďaka jeho vysokej odolnosti proti oderu, tvrdosti a nízkej úrovni nečistôt; okrem toho je účinným protišmykovým vysielacím posypom, keď sa zmieša s betónom v aplikačnej dávke 1/4 libry na štvorcový meter a rozprestrie sa po chodníkoch námestiach alebo parkoviskách.

Nízke nečistoty

Kryštalická forma čierneho karbidu kremíka je mimoriadne tvrdá (tvrdosť podľa Mohsa 9,25), chemicky inertná a netaví sa. Okrem toho má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti teplotným šokom pri vysokých teplotách patria k jeho mnohým vlastnostiam, ktoré ho robia vhodným na priemyselné použitie, ako sú brusivá, žiaruvzdorné materiály a pokročilé keramické aplikácie.

Čierny karbid kremíka, bežne označovaný ako "šmirgeľ alebo diamantový piesok", je extrémne tvrdý brúsny materiál používaný na brúsenie kovov a nekovov, ako sú drahé kamene, optické sklo, keramika a krehkejšie materiály, napríklad drahokamy. Okrem toho sa tento materiál nachádza vo vyrábaných lepených a povlakovaných brúsnych materiáloch a využíva sa aj na obrábanie, pieskovanie a leštenie. Niekedy sa používa s inými tvrdými brúsnymi materiálmi, ako je karbid volfrámu, s cieľom zlepšiť výkon pri brúsení tvrdších materiálov, ktoré sú krehkejšie.

Čierny karbid kremíka je medzi výrobcami a používateľmi obľúbenou voľbou na výrobu lepených brúsnych materiálov vďaka svojim výnimočným abrazívnym vlastnostiam, nízkej tepelnej vodivosti, trvanlivosti pri vyšších teplotách, odolnosti voči mechanickému namáhaniu a odolnosti voči mechanickému opotrebovaniu. Možno ho kombinovať s rôznymi nosnými materiálmi vrátane kaučukov, živíc a plastov na výrobu rôznych druhov brusiva.

Výroba čierneho karbidu kremíka je vysoko energeticky efektívna, pričom sa pri nej využíva minimum zdrojov na výrobu výrobku najvyššej kvality s minimálnym množstvom odpadu. Okrem toho jeho univerzálnosť umožňuje výrobcom vyrábať rôzne mikrónové veľkosti a tvary častíc v závislosti od toho, na aké aplikácie ich potrebujú. Okrem toho jeho škála základných nosičov od univerzálnych cez olejové až po vodné znamená, že zákazníci majú dostatok možností na výber, aby splnili svoje vlastné individuálne požiadavky.

Na stanovenie obsahu nečistôt vo vzorkách čierneho karbidu kremíka možno použiť hmotnostnú spektrometriu so žiarovým výbojom (GDMS), analytickú metódu, ktorou sa meria koncentrácia kyslíka, uhlíka a dusíka. Toto meranie čistoty a kvality ukazuje, či existuje viac nečistôt, ako je požadované; znížená koncentrácia nečistôt sa rovná vyššej kvalite karbidu kremíka; to možno dosiahnuť pomocou rôznych techník, ako je zahrievanie kremičitého piesku pri vyšších teplotách a zároveň skrátenie času spekania alebo použitie rôznych procesov tepelného spracovania.

Vysoká odolnosť voči teplotným šokom

Čierny karbid kremíka má vynikajúcu odolnosť voči tepelným šokom a používa sa v rôznych priemyselných aplikáciách. Je vynikajúcim tryskacím médiom na odstraňovanie hrdze a náterov, čistenie ťažko rezateľných materiálov, ako aj na použitie v abrazívnych procesoch obrábania, ako je pieskovanie, brúsenie a rezanie vodným lúčom. Okrem toho je tento materiál vynikajúcim abrazívom pri rezaní materiálov, ako je mramor, porcelán, liatina, hliník drahé kamene sklokeramika.

Čierny karbid kremíka sa vyznačuje výnimočnou pevnosťou a tvrdosťou, vďaka čomu je vhodným brúsnym materiálom pre kovové zliatiny, ako je oceľ a nehrdzavejúca oceľ. Okrem toho je vďaka svojej odolnosti voči väčšine chemikálií, ako sú kyslé soli a zásady, mimoriadne odolný voči korózii; navyše je nerozpustný v alkohole, vode a väčšine organických kyselín - vlastnosti, ktoré z čierneho karbidu kremíka robia ideálneho kandidáta.

Vynikajúca odolnosť čierneho karbidu kremíka voči tepelným šokom sa pripisuje jeho tesne usporiadaným atómom uhlíka, ktoré vytvárajú hexagonálne kryštály s kovalentnými väzbami medzi každým atómom uhlíka, ktoré zabezpečujú vynikajúcu pevnosť, tvrdosť, odolnosť voči oderu a chemickým útokom. Okrem toho je čierny karbid kremíka vďaka svojej kryštálovej štruktúre odolný aj voči oxidácii a chemickému napadnutiu.

Citlivosť materiálu na tepelný šok možno určiť meraním napätia pri poruche skúšobných kusov pri rôznych teplotách. Tento pomer poskytuje ukazovateľ ich schopnosti odolávať rastu trhlín spôsobených tepelným šokom.

Odolnosť čierneho karbidu kremíka voči tepelným šokom umožňuje jeho použitie pri výrobe moderných žiaruvzdorných materiálov, ktoré sú odolné voči teplu, majú malé rozmery, nízku hmotnosť a sú pevné. Žiaruvzdorné materiály vyrobené z čierneho karbidu kremíka sa vyznačujú energeticky úspornými vlastnosťami a možno ich vyrobiť v rôznych tvaroch, aby spĺňali požiadavky priemyslu.

Príkladom využitia laserovej technológie je výroba protišmykových a opotrebovaniu odolných podlahových krytín pre vozidlá v továrňach, na letiskách a v obchodných centrách, výroba pevnejšej keramiky a žiaruvzdorných materiálov, honovanie, lapovanie a leštenie rôznych dielov na dosiahnutie presných rozmerov a hladkých povrchov v automobilovom a leteckom priemysle atď.