silicijev karbid v prahu, silicijev karbid

Silicijev karbid je neoksidna keramična snov, izjemno trda, z lastnostmi trdnosti, podobnimi lastnostim diamanta. Poleg tega ima SiC v primerjavi z drugimi podobnimi materiali nizek koeficient toplotnega raztezanja ter odlične električne lastnosti in odpornost proti koroziji.

Podjetje Washington Mills ponuja zrna in prah CARBOREX® v širokem izboru velikosti, kemijskih sestav in uporab – kot so brusiva, ognjevzdržni materiali, sredstva za peskanje, sestavine za brušenje, protizdrsne obloge in žične žage –, ki so se izkazali za priljubljene v vseh panogah.

Trdota
Silicijev karbid (okrajšano SiC) je izjemno trda kristalna spojina silicija in ogljika, ki se proizvaja sintetično. Prvič ga je leta 1891 sintetiziral ameriški izumitelj Edward G. Acheson, ki je po naključju zmešal glino s prahom naftnega koksa, pri čemer je kot sistem električne razsvetljave uporabil običajno ogljikovo obločno žarnico v železni posodi; Acheson je odkril svetle zelene kristale, znane v tistem času kot karborundum, ki so postali znani kot silicijev karbid ali silicijev karbid (Carborundum).

Borov karbid je bil do leta 1929 najtrši med naprednimi keramičnimi materiali, saj je imel trdoto po Mohsovi lestvici 9, kar je blizu trdoti diamanta. Zaradi svoje trdote in odpornosti je bil idealen za brusne kamne in brusiva za rezalna orodja; poleg tega je bila njegova odpornost na visoke temperature odlična lastnost za uporabo v ognjevzdržnih materialih, strukturni keramiki ali električnih aplikacijah. Poleg tega so njegove električne lastnosti pri visokih temperaturah naredile borov karbid za resnično zelo uporaben material!

Neoksidirana keramika, ki je odporna proti ekstremnim toplotnim in mehanskim vplivom, se uporablja v najrazličnejših področjih, kot so brusiva, delih, odpornih proti obrabi, za industrijske peči in raketne motorje (vključno s šobami za filtriranje plina, oblogami zgorevalnih komor), keramiki in ognjevzdržnih materialih. Keramika ponuja odlično odpornost proti kemičnim vplivom ter trdnost pri višjih temperaturah z nizkimi stopnjami toplotnega raztezanja, kar ji omogoča, da prenese močne udarce.

Silicijev karbid v prahu se zaradi svoje vsestranske uporabnosti izstopa med visokotehnološkimi ognjevzdržnimi materiali brez oksida kot pomemben material brez oksida. Na voljo je v makro- in mikrogranularni obliki z različnimi stopnjami čistosti; makrogranularna oblika se običajno pridobiva s taljenjem surovih blokov tipa »zeleni« ali »črni«, preden se z mlinčki Barmac ali Raymond, ultrazvočnimi valovi ali presejanjem nadalje obdeluje v mikrogranularni proizvod.

Podjetje Washington Mills proizvaja zrna in prah CARBOREX(r), ki so natančno prilagojeni vašim potrebam glede velikosti, kemijske sestave in oblike. Naši izdelki CARBOREX® se lahko uporabljajo pri visokoprecisnem brušenju in poliranju, žaganju kremena, žaganju kremena, žaganju kremena, izdelkih z abrazivnim premazom iz kremena ter pri peskanju pod pritiskom (mokrem ali suhem). Na voljo so v različnih velikostih brusnih zrn, pakirani v 5-kilogramskih vrečah, po naročilu pa tudi v večjih količinah.

Toplotna prevodnost
Silicijev karbid v prahu ima številne industrijske uporabe zaradi kombinacije trdote, toplotne prevodnosti in polprevodniških lastnosti. Uporablja se med drugim za izdelavo delov, odpornih proti obrabi, ki zahtevajo trdoto in visoko natezno trdnost, ter za keramiko (kot so ognjevzdržni materiali, šahovske opeke, mufle, pečnimi elementi in drsnimi vodili za peči), ki zahtevajo toplotno odpornost in kemijsko inertnost; električno opremo, ki zahteva toplotno prevodnost z nizkim koeficientom raztezanja; uporabo v jedrskih reaktorjih, kjer so potrebni nizki prečni preseki nevtronov ali odpornost proti poškodbam zaradi sevanja – to so le nekatere izmed številnih uporab!

Silicijev karbid, neoksidiran anorganski material s tališčem približno 1500 stopinj Celzija, ki ga je izredno težko stisniti ali oblikovati v trdne snovi, je eden najboljših in najtrših izolatorjev, ki jih pozna človeštvo. S površino, podobno diamantni, in gostoto, primerljivo z diamantno, ima silicijev karbid izjemno visoko specifično težo, kar mu daje velik potencial kot izolacijski material.

Proizvodnja silicijevega karbida iz surovine vključuje taljenje tekočega silicija, ki reagira z ogljikom in tvori alfa-SiC. Nastala mikrostruktura je kermet z matriko iz SiC z majhnimi, izoliranimi otočki trdega kovinskega silicija. Končni izdelek ima eno najvišjih tališč med polprevodniškimi materiali – približno 11 GPa.

Relativna gostota SiC se povečuje s povečanjem vsebnosti dodatka ogljika; 5 mol% ogljika je povečalo gostoto na več kot 80,2% po masi, kar je blizu teoretične vrednosti. TEM-slike vseh treh teles niso pokazale nereagiranega ogljika ali silicija na mejah zrn ali trojnih točkah, kar podpira naš zaključek, da se je razporedil po telesih in se v njih raztaplja.

Temperaturno odvisne toplotne prevodnosti za čisti SiC, SiC z dodatkom ogljika in SiC z dodatkom silicija kažejo, da toplotno prevajanje poteka prek fononov in ne prek elektronov, kar je v skladu z zakonom Wiedemanna-Franza. Visoke vrednosti toplotne prevodnosti je mogoče pripisati vrhunski kakovosti in čistosti kristala ter vrednostim relativne gostote vzorcev 3C-SiC.

Odpornost proti koroziji
Silicijev karbid (SiC) je anorganski material, ki ga sestavljajo polimorfni oblike ogljika. Zaradi svojih edinstvenih fizikalnih lastnosti se SiC že od konca 19. stoletja uporablja kot brusivo, od takrat pa je zaradi svoje vrhunske zmogljivosti v okoljih z visokimi temperaturami našel uporabo na številnih področjih.

Odpornost proti koroziji v zahtevnih okoljih je eden od glavnih dejavnikov, ki jih je treba upoštevati pri načrtovanju keramičnih komponent, zlasti tistih iz SiC. Stopnje korozije v teh okoljih se gibljejo od nizkih do visokih in znatno skrajšajo življenjsko dobo zaradi povečanega števila površinskih poškodb, ki lahko pod mehansko obremenitvijo povzročijo okvare. Čeprav je bil dosežen velik napredek pri razumevanju oksidacijskega obnašanja aluminijevega oksida, cirkonijevega oksida in drugih keramik v preprostih okoljih, ti modeli ne opisujejo natančno stopenj korozije in okvar SiC.

Korozijo SiC v zahtevnih okoljih še dodatno poslabšuje dejstvo, da gre za ognjevzdržen material, ki vsebuje majhne količine grafita, ki je električni prevodnik. Vendar pa grafit, za razliko od drugih ognjevzdržnih materialov, zmanjšuje odpornost SiC proti koroziji v njegovi matrici.

Raziskave za izboljšanje korozijske odpornosti SiC so preučevale njegovo kombinacijo s kovinami z nižjimi tališči; pogosto se izbere baker, saj poveča odpornost SiC proti toplotnim šokom in obrabi. Da bi to še podrobneje raziskali, so v tej študiji s tehnologijo praškove metalurgije, z uporabo mletja v kroglicah in sintranja prahu, izdelali zlitino Cu-SiC z 5 in 10% SiC; skenirna elektronska mikroskopija (SEM) in analiza z rentgenskimi žarki z energijsko disperzijo (EDAX) sta pokazali enakomerno porazdelitev SiC znotraj bakra, medtem ko so preskusi v solni megli potrdili povečano odpornost proti koroziji v primerjavi s predhodnikom.

Podjetje Washington Mills ponuja zrna in prah iz silicijevega karbida CARBOREX® po meri, prilagojene vašim natančnim specifikacijam glede velikosti, kemijske sestave in oblike za brušenje in poliranje, rezanje kremenčevih žag, pa tudi prevlečena in lepljena brusiva, kot so brusni papirji ali peskalni material. Stopite v stik z nami še danes, da izveste več ali oddate naročilo za našo linijo izdelkov SIC black ali pa si jo sestavite sami!

Kemična odpornost
Silicijev karbid je izjemen neoksidni keramični material z raznovrstnimi uporabami v industriji. Silicijev karbid, ki je že dolgo znan po svoji izjemni trdnosti, se že dolgo uporablja v brusnih kamnih in rezalnih orodjih kot brusivo, vendar so njegove druge lastnosti, kot so temperaturna odpornost, nizki koeficienti raztezanja, kemična inertnost, odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi, pa ga naredijo neprecenljivega v številnih industrijskih okoljih, od proizvodnje ognjevzdržnih oblog za peči do delov, odpornih proti obrabi, ki jih najdemo v sodobnih motorjih, kot so šobe raket ali lopatice plinskih turbin.

Silicijev karbid se proizvaja z ogrevanjem kremenčevega peska in ogljika (ponavadi naftnega koksa) pri visokih temperaturah v upornostni peči, pri čemer nastanejo zeleni ali črni kristali, odvisno od prisotnih nečistot. Po ohladitvi in zgoščevanju se ti zrnci lahko uporabijo v obliki zgoščenega prahu, ki se lahko kombinira z kovinskim silicijem za proizvodnjo gostih izdelkov iz sintranega ali rekristaliziranega silicijevega karbida za večje komponente.

Gostota in kemijska sestava površine prahu iz silicijevega karbida imata ključno vlogo pri njegovi odpornosti proti koroziji, ki jo povzročajo oksidativne kisline, kot so žveplova, dušikova in klorovodikova kislina. To je posledica dejstva, da plast SiO₂ deluje kot kisikova pregrada, ki preprečuje neposredno reakcijo med agresivno snovjo in površino podlage. Odvisno od kemijske sestave agresivnih snovi in pogojev v reakcijskem okolju se ta oksidna pregrada lahko popolnoma izčrpa ali pa ostane nedotaknjena in se ponovno napolni iz virov zraka, kot je atmosfera.

Odpornost materialov proti koroziji je odvisna od njihove sposobnosti, da se zaščitijo pred korozijo z oblikovanjem oksidnega sloja, ki prepreči nadaljnje korozijske procese; silicij in ogljik lahko namreč tvorita močne kovalentne vezi z delitvijo elektronskih parov v hibridnih sp³ orbitalah, kar materialu zagotavlja odpornost. Pri ognjevzdržnih in keramičnih aplikacijah se za izboljšanje odpornosti proti koroziji uporablja prevleka iz silicijevega karbida z zaščitnimi plastmi oksida.

Kemična inertnost in druge lastnosti silicijevega karbida ga naredijo za primeren nadomestek za kovine, kot so nikelj, molibden in volfram, v aplikacijah abrazivnega obdelovanja, kjer sta njegova vzdržljivost in stabilnost ključnega pomena. Silicijev karbid je zaradi svoje trajnosti in stabilnosti tudi sestavni del sodobne opreme za brušenje, kot so krožne žage in stružnice; poleg tega se njegova izjemna stabilnost uporablja v ognjevzdržnih aplikacijah, kot so obloge talilnih peči za baker, obloge livarskih kadi, livanje žlindre/peska za pečne elemente, kot so nosilci, saggers, kontrolne opeke, dušilci obloka ter plošče in lonci za cink v električnih pečeh.