Použitie karbidu kremíka v priemysle

Karbid kremíka alebo SiC má celý rad aplikácií. Môže pracovať pri vyšších teplotách, frekvenciách a napätiach ako kremík, pričom poskytuje vyššiu hustotu výkonu.

Edward Acheson náhodne objavil karborundum pri pokuse o výrobu umelých diamantov v roku 1891. Zahrievaním hliny s práškovým uhlíkom pomocou elektriny a vytváraním jasne zelených šesťuholníkových kryštálov dal karborundu názov.

Je abrazívny

Karbid kremíka (SiC) je tvrdá chemická zlúčenina zložená z kremíka a uhlíka. Hoci sa v prírode vyskytuje ako ložisko moissanitu, SiC sa častejšie vyrába synteticky na použitie ako brusivo. SiC je veľmi tvrdý materiál, ktorý je na Mohsovej stupnici zaradený na 9. miesto - ako tvrdé materiály ho prevyšuje len diamant a karbid bóru.

Prášok SiC sa môže používať ako abrazívum vo viacerých aplikáciách vrátane lepených a povlakovaných abrazív, rezania kremeňa, tlakového tryskania (za mokra alebo za sucha), brúsenia a ďalších. Okrem toho je SiC vysoko odolný voči korózii, čo ho robí neoceniteľným v elektronickom a metalurgickom priemysle.

Čierny karbid kremíka je mimoriadne odolné brúsivo, ktoré je obľúbenou voľbou v brúsnom priemysle. Medzi bežné aplikácie tejto tvrdosti patria brúsne papiere a brúsne kotúče; možno ho nájsť aj v aplikáciách presného lapovania alebo leštenia v leteckom a automobilovom priemysle na brúsenie, lapovanie alebo leštenie kovových a keramických komponentov na presné rozmery.

SiC sa môže spekaním vyrábať z veľmi tvrdej keramiky na výrobu nepriestrelných viest a používať v žiaruvzdorných materiáloch na zabezpečenie odolnosti voči teplu a tepelným šokom, ako aj v polovodičových elektronických zariadeniach pracujúcich pri vysokých teplotách alebo napätiach.

Je to polovodič

Karbid kremíka (SiC) je zliatina zložená z kremíka a uhlíka, ktorá vykazuje elektrické izolanty aj vodivé vlastnosti, vďaka čomu je vynikajúcou voľbou materiálu pre aplikácie výkonovej elektroniky, ktoré vyžadujú vysokú odolnosť voči napätiu, tepelnú vodivosť, spínacie frekvencie a široký energetický pás. Okrem toho sa SiC môže pochváliť aj nižšími materiálovými nákladmi v porovnaní s alternatívami.

SiC je mimoriadne tvrdý materiál, ktorý sa na Mohsovej stupnici radí medzi oxid hlinitý a diamant. Prvýkrát ho umelo vyrobil Edward Acheson v roku 1891 zahrievaním zmesi hliny a práškového koksu v železnej miske; ako elektródy sa použilo obyčajné uhlíkové oblúkové svetlo. Acheson svoj objav pomenoval "karborundum", zatiaľ čo neskôr sa začal nazývať karbid kremíka.

Jedinečná kombinácia fyzikálnych vlastností SiC z neho robí atraktívny materiál na použitie v mnohých žiaruvzdorných a priemyselných aplikáciách vrátane odolnosti proti opotrebovaniu, tepelnej vodivosti a nízkej rozťažnosti. Okrem toho je SiC vysoko odolný voči teplotným šokom - prechodným mechanickým zaťaženiam spôsobeným náhlymi zmenami teploty, ktoré vedú k náhlemu zaťaženiu strojov - ako aj voči teplotným šokom spôsobeným rýchlymi zmenami teploty.

Rast trhu s SiC sa rýchlo rozširuje v dôsledku rastúceho dopytu po elektrických vozidlách, solárnych striedačoch a systémoch na uskladnenie energie, ktoré využívajú tento materiál. Ich schopnosť zvládať vysoké napätie zohráva pri tomto raste kľúčovú úlohu.

Je to nepriestrelné brnenie

Džingischán nariadil svojim jazdcom nosiť v boji ako ochranu hodvábne vesty, zatiaľ čo moderné panciere sa v priebehu storočí stali oveľa dokonalejšími. Dnešné panciere sa zvyčajne skladajú z tvrdých materiálov, ktoré slúžia ako nepreniknuteľné steny proti väčšine munície - aj tieto ochranné materiály však môžu pri zásahu vysokorýchlostnou strelou zlyhať; vedci však vyvinuli recept na prekonanie tejto slabiny pridaním malého množstva kremíka do materiálov z karbidu bóru; ich štúdie ukázali, že vďaka tomu je materiál podstatne odolnejší proti nárazom vysokorýchlostných striel ako predtým - poskytuje teda výrazne väčšiu odolnosť proti nárazom vysokorýchlostných striel ako predtým - čo Čingischán nedokázal.

Na ľahké a presné rezanie tohto materiálu sú potrebné čepele s diamantovým hrotom, ktoré patria medzi najtvrdšie známe látky. Diamant sa používa najmä pri lapidárnych prácach, ako aj pri brúsení (brúsenie a rezanie vodným lúčom) a je známy svojou trvanlivosťou a cenovou výhodnosťou, preto sa pri lapidárnych prácach často uprednostňuje pred inými alternatívami.

Okrem výroby balistického panciera pre policajné a civilné špeciálne vozidlá sa dá použiť aj na výrobu keramiky na báze oxidu hlinitého vrátane ložísk a tesnení. Vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči oderu a teplotnej tolerancii je vynikajúcou voľbou pre priemyselné aplikácie vrátane automobilových bŕzd a spojok. Okrem toho jeho vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, ako aj odolnosť voči chemickej erózii, vodnej erózii a vysokým teplotám robia z tohto materiálu vynikajúcu voľbu pre toto použitie.

Je to prísada do oleja

Karbid kremíka je v ropnom priemysle čoraz obľúbenejší vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti oderu. Okrem toho vlastnosti karbidu kremíka znižujúce viskozitu prispievajú k rýchlejšej tekutosti ropy, čo vedie k zlepšeniu efektívnosti výroby a zvýšeniu tekutosti, a tým prispievajú k zvýšeniu efektívnosti výroby ako celku. Okrem toho je tento materiál vďaka svojim vlastnostiam pri ťažbe ropy mimoriadne vhodný na prácu s bridlicovými formáciami.

Extrémna tvrdosť keramického materiálu umožňuje jeho využitie na rôzne abrazívne brúsne procesy vrátane honovania, brúsenia, rezania vodným lúčom a pieskovania. Keramika je tiež neoddeliteľnou súčasťou moderných lapidárnych prác vďaka svojej trvanlivosti a nízkej cene v porovnaní s diamantom. Okrem toho je vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči abrázii vhodnou alternatívou diamantu pri lapidárnych prácach, ako aj pri vytváraní mlatov na zdrsnenie povrchu sklenených alebo mramorových dosiek pred leptaním.

Chemická inertnosť karbidu kremíka a jeho nízky koeficient tepelnej rozťažnosti ho predurčujú na výrobu vysokoteplotných žiaruvzdorných materiálov, ako sú steny kotlových pecí, šachovnicové tehly, mufle, nábytky do pecí, koľajnice pre pece a zariadenia na čistenie zinku. Existujú rôzne polytypy karbidu kremíka; medzi nimi sa najčastejšie vyskytuje alfa karbid kremíka (a-SiC) s hexagonálnou kryštálovou štruktúrou podobnou wurtzitu; beta modifikácia (b-SiC) s kryštálovou štruktúrou zinkovej blendy sa vyskytuje menej často.

Karbid kremíka (/karbrndm/) je anorganická chemická zlúčenina zložená z kremíka a uhlíka, označovaná aj ako karborundum. Prirodzene sa vyskytuje ako minerál moissanit, masovo sa začal vyrábať vo forme prášku okolo roku 1893 na použitie ako brúsivo. Prostredníctvom procesov spekania sa jeho zrná môžu spájať do tvrdých keramických materiálov, ako sú brzdy alebo spojky automobilov alebo keramické dosky nepriestrelných viest.