Reakčne viazaný karbid kremíka

Karbid kremíka je jedným z najtvrdších a najodolnejších keramických materiálov na trhu, ktorý poskytuje ochranu pred koróziou, opotrebovaním a vysokými teplotami.

Reakčne viazaný karbid kremíka sa vyrába reakciou porézneho uhlíka s kvapalným alebo plynným kremíkom a infiltráciou ďalšieho kremíka, čím sa vytvorí hustá keramická časť.

Karbid kremíka viazaný nitridom (NB SiC)

Karbid kremíka viazaný nitridom (NB SiC) je kompozitný žiaruvzdorný materiál zložený z nitridu karbidu kremíka ako keramickej fázy, ktorá vytvára pevný, pružný a odolný materiál. Ako jeden z najtvrdších technických materiálov, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii, je NB SiC odolný voči opotrebovaniu časticami alebo tvrdými povrchmi, ako sú povrchy. Okrem toho jeho chemická inertnosť umožňuje, aby zostal odolný voči väčšine kyselín, zásad a halogenidov, pričom je vysoko húževnatý a schopný odolávať veľkým zaťaženiam a nárazom.

Karbid kremíka viazaný nitridom sa dá ľahko formovať do zložitých a presných tvarov prostredníctvom Blaschovho procesu, čo umožňuje jeho použitie v aplikáciách, ktoré si vyžadujú žiaruvzdorné aj mechanické vlastnosti. Okrem toho jeho lomová húževnatosť prevyšuje lomovú húževnatosť spekaného SiC, vďaka čomu je vhodný do náročných prostredí, v ktorých dochádza k oderu a nárazovému namáhaniu.

Všimnite si, že existujú dve metódy výroby karbidu kremíka: reakčné spájanie a spekanie. Každá metóda tvarovania výrazne ovplyvňuje mikroštruktúru konečného výrobku, čo vedie k odlišným tepelným a mechanickým vlastnostiam, ako keď sa vyrába výlučne spekaním. Nižšie je uvedený prehľad každej z týchto techník tvárnenia:

Reakčne viazaný karbid kremíka vzniká pridaním kvapalného kremíka do kompaktu, ktorý obsahuje zmesi SiC a uhlíka, pričom reaguje s uhlíkom za vzniku ďalších zŕn karbidu kremíka a zároveň spája pôvodné zrná SiC. Po vytvorení sa tento materiál dá ľahko formovať do rôznych tvarov a veľkostí, vďaka čomu je vhodný na aplikácie, ako je nábytok do pecí, mechanické tesnenia a tlmiče na reguláciu prietoku.

Karbid kremíka s nitridovou väzbou sa už dlho využíva na aplikácie zahŕňajúce odolnosť proti oderu; v testoch odolnosti proti erózii v pôdnych podmienkach sa však ukázalo, že je vynikajúci aj v porovnaní s výrobkami zo spekanej ocele s obsahom bóru v podmienkach sypkej aj hustej pôdy.

InVinCerTM by Blasch

Reakčné lepenie je inovatívna technika, ktorá sa používa na výrobu keramických dielov z karbidu kremíka akéhokoľvek tvaru alebo veľkosti s použitím lacnejších výrobných postupov ako pri spekanom karbide kremíka (SSC). Žiaruvzdorná keramika vyrobená touto technológiou je známa svojou pevnosťou, odolnosťou proti korózii a extrémnym teplotám - vďaka týmto vlastnostiam je vhodná pre vykurovacie zariadenia, ako je nábytok do pecí, ako aj pre súčasti podliehajúce opotrebovaniu, napríklad tesnenia a ventily.

Žiaruvzdorná keramika vyrábaná touto technológiou je známa svojou vynikajúcou odolnosťou voči tepelným šokom. Ohybová a lomová húževnatosť sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom pevného karbidu kremíka viazaného reakciou; tento materiál vzniká v dôsledku chemickej reakcie medzi pórovitým uhlíkom alebo grafitom a roztaveným kremíkom; jeho hlavný spôsob lámania zahŕňa medzikryštalický lom SiC, ako aj krehký lom zo zvyškových uhlíkových častíc.

Ak chcete dosiahnuť reakčne viazaný karbid kremíka, pred zahrievaním na teplotu 2000 F najprv skombinujte hrubý prášok karbidu kremíka a neoxidové spekacie pomôcky. Po tomto kroku sa môžu použiť techniky presného brúsenia na dokončenie zmesi.

V rámci gélovania karbidu kremíka viazaného reakciou sa upravil pomer medzi furfurylalkoholom (FA) a fenolovou živicou, aby sa uľahčila polymerizácia a modifikoval čas gélovania. Okrem toho sa skúmal čas gélovania aj morfológia pórov mikroporézneho uhlíka; oboje sa ukázalo ako užitočné pri vytváraní reakčne viazaných štruktúr karbidu kremíka.

Žiaruvzdorná keramika vyrobená touto technológiou je známa ako RBSC. Na obrázku 9 sú zobrazené XRD vzory SiC/poréznych uhlíkových telies s rôznym obsahom pevnej látky vyrobené týmto postupom; ich výsledky ukazujú, že telieska s vyšším obsahom pevnej látky obsahovali menej voľného Si, o čom svedčí zvýšená intenzita píkov pre fázu a-SiC aj b-SiC v tejto žiaruvzdornej keramike.

Calsic® RB

Reakčne viazaný karbid kremíka (RBSC) je inovatívny keramický materiál, ktorý sa vyznačuje výnimočnou pevnosťou a tvrdosťou a zároveň je schopný odolávať extrémnym teplotám. Vďaka týmto vlastnostiam je RBSC vynikajúcou voľbou materiálu pre nábytok pecí, mechanické tesnenia a aplikácie zariadení na výrobu polovodičov.

RB SiC sa zvyčajne vytvára zmiešaním SiC prášku s uhlíkom a zmäkčovadlom vo forme, vypálením, aby sa odstránilo zmäkčovadlo, a napustením tekutým alebo parným kremíkom, ktorý reaguje s uhlíkom za vzniku ďalšieho karbidu kremíka - výsledkom je extrémne hustý vysoko výkonný produkt s vynikajúcou odolnosťou proti opotrebovaniu a nárazom.

Zloženie, morfológia a veľkosť zdrojov uhlíka zohrávajú obrovskú úlohu pri formovaní mikroštruktúry a vlastností RB SiC keramiky. Vo všeobecnosti platí, že väčší obsah uhlíka v predlisku vedie k väčšej koncentrácii RB SiC vo výslednej keramike. Okrem toho má v tomto procese vplyv aj ich reaktivita: od vysoko reaktívneho grafitu až po menej reaktívny mikrosférický uhlík.

Ktorý typ SiC je vhodný pre vašu aplikáciu, závisí od jej zamýšľaného použitia, napríklad od požiadaviek na tvrdosť, hustotu a odolnosť proti korózii. Karbid kremíka s nitridovou väzbou aj s reakčnou väzbou ponúka výnimočný výkon v náročných podmienkach.

Spekaný karbid kremíka (SSiC), vyrábaný lisovaním a spekaním, prekonáva RB SiC z hľadiska pevnosti a tvrdosti; jeho tepelná vodivosť je však nižšia v dôsledku zložitejších procesov spekania, ktoré si vyžadujú oveľa vyššie teploty na výrobu; okrem toho je drahší kvôli zložitým výrobným metódam, ktoré tento materiál vyžaduje - preto sú niektoré aplikácie pre túto formu nevhodné. Našťastie vám spoločnosť Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories môže pomôcť pri výbere vhodnej keramiky pre vašu aplikáciu vďaka nášmu kompletnému sortimentu priemyselných výrobkov odolných voči opotrebovaniu, ktoré sú špeciálne navrhnuté tak, aby spĺňali špecifické požiadavky - zavolajte ešte dnes pre viac informácií alebo pomoc pri rozhodovaní o vašej aplikácii!