Nitridbunden kiselkarbid

Nitridbunden kiselkarbid (NbSC) är ett keramiskt högtemperaturmaterial som används inom en rad olika tillämpningar. För att tillverka det blandas kiselpulver och gasformigt kväve vid förhöjda temperaturer med hjälp av magnesium som sintringshjälpmedel.

Nitridbunden kiselkarbid visade sig ha mycket högre slitstyrka än stål i lätt jord med lösa sandkorn, och över sex gånger högre i tung jord; slitstyrkan varierade dock beroende på vilken typ av jord den placerades i.

Hållfasthet vid höga temperaturer

Nitridbunden kiselkarbid ger utmärkt motståndskraft mot termisk chock och kan motstå plötsliga temperaturväxlingar utan sprickbildning eller brott. Ytan är dessutom motståndskraftig mot kemiska angrepp och oxidation för maximalt skydd mot nedbrytning.

NB SiC:s styrka ligger i dess tillverkningsprocess: nitrering. Detta innebär att en blandning av kiselkarbidkorn och metalliskt kiselpulver gjuts/pressas/formsprutas i en formsprutningsform och värms upp i en kväverik atmosfär tills allt metalliskt kiselpulver har omvandlats till keramikrika faser som binder samman kiselkarbidkornen till en fast massa, vilket skapar en ogenomtränglig keramisk fas och en splitter- och krympfri produkt, perfekt för tillverkning av tegelstenar som ska användas i ugnar.

Nitridbunden kiselkarbid är överlägset bättre än reaktionsinfiltrerad kiselkarbid. Reaktionsinfiltrerat material har vanligtvis porer på 5- 15% och bör endast användas i lågspänningsapplikationer utan att direkt angripas av icke-järnmetaller eller smält slagg. Nitridbunden kiselkarbid överträffar också varmpressade och isostatiskt pressade varianter som båda har högre porositet, vilket begränsar tillämpningen till små geometrier.

Extrem hårdhet

Nitridbunden kiselkarbid (NBSC) är ett extremt segt material med exceptionell slitstyrka och en hårdhet på 1080, mycket högre än stål, vilket gör det möjligt att maskinbearbeta nära nettoformer som efterliknar metallkomponenter. NBSC är därför en idealisk ersättning för legeringar eller andra eldfasta material under svåra driftsförhållanden och kan även användas i applikationer med nötningsbeständighet, t.ex. cyklonfoder i mineralanläggningar och kolkraftverk, samt i korrosionsbeständiga applikationer i kemiska anläggningar.

Nitridbunden kiselkarbid uppvisar ett starkt motstånd mot slagslitage i lätta jordförhållanden, men dess slitstyrka försämras i tyngre jordförhållanden på grund av lösa slipande sandkorn som angriper ytan. Den här typen av slitage beskrivs ofta som repor och spår snarare än aggressiv erosion, vilket är fallet med material som XAR 600-stål eller F-61-padding-svetsar.

Sintrad kiselkarbid har utmärkt motståndskraft mot termisk chock och krypning, vilket gör det till ett idealiskt material för högtemperaturanvändning mellan 1300-1650oC. Dessutom gör dess unika mekaniska styrka, låga linjära expansionskoefficient, goda kemiska stabilitet och lättbearbetade mikrostruktur detta material extremt användarvänligt. På IPS Ceramics kan vi leverera sintrade kiselkarbidbatts, setstersrör eller balkar för att uppfylla alla dina krav på ugnsmöbler.

God mekanisk hållfasthet

Den nitridbundna kiselkarbidens höga mekaniska hållfasthet gör den till ett utmärkt material för nötningsbeständighet. I lätta jordförhållanden gör dess högre motståndskraft än stål som borstål eller F-61 padding weld det ännu mer motståndskraftigt mot slitage än deras motsvarigheter i stål; dess exakta slitbana beror i slutändan på hur slipande partiklar interagerar med friktionsytor - lösa sandkorn som rör sig fritt kan repa dessa ytor medan hårt slitande partiklar kan spräcka dem.

Nitridbunden kiselkarbid framställs genom nitrering av en gjuten kropp av SiC-granulat och metalliskt kiselpulver i en atmosfär av kväve. Under denna process omvandlas metalliskt kisel till kiselnitrid som binder tätt till SiC-kornen och bildar en tät struktur.

Det resulterande materialet är inte bara motståndskraftigt mot kemiska angrepp och korrosion vid temperaturer upp till 1600oC, utan har också utmärkt mekanisk hållfasthet - egenskaper som gör NB SiC idealiskt för applikationer som ugnsinredning, stöd för wafertråg och paddlar eller andra applikationer med höga temperaturer och lågt tryck. IPS Ceramics tillhandahåller både öppna porösa och helt täta former av detta material.

Kemiskt inert

Nitridbunden kiselkarbid är inte känslig för kemiska angrepp, vilket gör den lämplig för applikationer med aggressiva kemikalier. Dessutom ger den utmärkt motståndskraft mot termisk chock.

Eldfast keramik är ett idealiskt material att använda vid vägbyggnadsprojekt där tunga lastbilar används, tack vare dess utmärkta slitageegenskaper i abrasiv jordmassa och förmåga att motstå fordonstryck vid höga temperaturer. Därför är det ett utmärkt val för trottoarer och vägbeläggningar där tunga lastbilar kan komma att användas.

Hur nitridbunden kiselkarbid slits bort beror på den slipande jordmassans beskaffenhet och kornstorleksfördelning. Lätt jord resulterar vanligtvis i lösa sandkorn som rör sig fritt över ytan och repar friktionsytor; med tyngre jordmassor minskar de abrasiva effekterna och mikroskärning sker, vilket leder till att alla mjuka lager avlägsnas (figur 1).

Reaktionsbunden kiselkarbid (RB SiC) skapas genom att smält kisel injiceras i poröst kolmaterial som packats i den önskade delen, vilket leder till att det reagerar och bildas som SiC. RB SiC är ett extremt hårt material med utmärkt mekanisk hållfasthet, som kan tillverkas i olika former och storlekar för användning som mekaniska tätningar, lager eller flödeskontrollchoker.

Motståndskraft mot korrosion

Nitridbunden kiselkarbid (NiC) är ett extremt starkt keramiskt material som består av SiC-partiklar som smälts samman genom nitrering. Nitridbunden SiC är idealisk för applikationer som kräver hög lastbärande kapacitet och temperaturbeständighet, t.ex. tunga maskiner.

NBSiC är motståndskraftigt mot korrosion orsakad av syror, smälta salter och halogener. Materialet uppvisar dessutom god slaggbeständighet och hög beständighet mot termisk chock; dessutom tål det temperaturer upp till 1650 grader Celsius med bibehållna utmärkta mekaniska egenskaper.

Korrosion av NBSiC är en flerstegsprocess som påverkas av olika arter, föroreningar, sintringshjälpmedel, korngränsfaser, porositet och ytmorfologi. Det är känt att oxiderade skikt på substraten främjar en parabolisk reaktionskinetik som minskar syrgasdiffusionshastigheten.

NBSiC:s slitstyrka visade sig bero på vilken typ av jordmassa den utsattes för. Lätt jord uppvisade de bästa slitageegenskaperna jämfört med stål och fyllningssvets, medan medel- och tung jord uppvisade det minsta slitaget, vilket tillskrivs slaggpenetration som gör att mjuka partiklar från NBSiC flisas bort med tiden.