Omkristalliserad kiselkarbid

Omkristalliserad kiselkarbid (RSiC) erbjuder exceptionell hållfasthet vid höga temperaturer och nötningsbeständighet, vilket gör det till det bästa materialet i en rad olika applikationer. Tack vare sin unika mikrostruktur överträffar omkristalliserad SiC både reaktionssintrad och trycklöst sintrad SiC när det gäller termiska, mekaniska och kemiska egenskaper.

RSiC tillverkas genom glidgjutning, extrudering eller formsprutning och värms sedan upp till höga temperaturer för användning.

Hög hållfasthet

Kiselkarbid är en extremt hård och slitstark keram med överlägsna mekaniska egenskaper och hög korrosionsbeständighet, vilket gör den mycket användbar inom flyg, militär och andra områden för att förbättra utrustningens prestanda och förbättra användningen.

Till skillnad från de flesta SiC-keramer uppvisar rekristalliserad kiselkarbid (RSiC) minimal krympning under sintring och kan formas till många olika geometriska former. Dessutom förblir dess hållfasthet praktiskt taget konstant vid mycket höga temperaturer samtidigt som den tål massiva spänningsbelastningar.

RSiC kan tillverkas med hjälp av olika tillverkningstekniker, t.ex. glidgjutning, extrudering och formsprutning. Det är idealiskt för olika applikationer i ugnsmöbler, från enkla stavar till komplexa konstruerade delar, tack vare sin utmärkta värmeledningsförmåga och motståndskraft mot oxidation, korrosion, termisk chock och varmhållfasthet - till och med bättre än eldfasta SiC-material med oxidbundna nitrider!

Hög korrosionsbeständighet

Omkristalliserad kiselkarbid är en inert porös sintrad keram med utmärkta egenskaper som har använts inom flera områden, t.ex. ugnsinredning, gasbrännarmedia och dieselpartikelfilter. Tack vare sin överlägsna styvhet vid höga temperaturer och korrosionsbeständighet är omkristalliserad kiselkarbid ett utmärkt konstruktionsmaterial som lämpar sig för miljöer med höga temperaturer.

Korrosionsbeständigheten beror på flera faktorer, bland annat den kemiska miljön för angrepp och reaktionssekvenser inom ett oxidskikt av material. Mekanisk påfrestning kan förändra stabiliteten i ett oxidskikt. Små mängder yttrium, hafnium och sällsynta jordartsmetaller kan förbättra motståndskraften mot cyklisk oxidation, erosionskorrosion och oxidspallation.

Omkristalliserad kiselkarbid ger inte bara hög hållfasthet utan också mycket låg krympning. Därmed kan stora delar med exakta mått tillverkas utan problem med inre spänningar eller ytkorrosion. Genom att applicera spänning på ytan kan den bli en korrosionsskyddande film utan att behöva särskild strömförsörjning; istället genererar filmen tillräckligt med värme för att effektivt förstöra korrosionskällan.

Hög värmeledningsförmåga

Sintrad kiselkarbid skiljer sig från de flesta keramer genom att den har både hög värmeledningsförmåga och låg densitet, vilket gör den till ett utmärkt material för elektriska applikationer, inklusive kylrör och skyddsbarriärer. Dessutom gör dess vibrationsmotstånd och kemiska resistens att det lämpar sig för motorvibrationer och kemisk kontaminering.

Kemikalieresistent gummi används ofta vid tillverkning av mekaniska tätningar och pumpar på grund av dess enastående motståndskraft mot slitage, nötning och korrosion. Dessutom kan materialet stå emot höghastighetsprojektiler som kulor och splitter från fordon, och det finns även i tätningar till dieselmotorer i bilar. Munstycken och ventiler använder också detta mångsidiga material på grund av dess kemiska och slitstarka egenskaper.

RSiC skiljer sig från traditionella eldfasta material genom ett antal exceptionella egenskaper, t.ex. hög nitridbindningsstyrka, låg termisk expansionshastighet och rent gränssnitt. Dessutom är tillverkningen enkel eftersom RSiC lätt kan formas till olika former.

Hög motståndskraft mot termisk chock

Kiselkarbidens höga värmeledningsförmåga och låga värmeutvidgning gör att den kan motstå termiska chocker som orsakas av elektroniska halvledaranordningar, vilket förlänger dess hållbarhet och gör att den kan motstå höga temperaturer och spänningar.

Kiselkarbid kan bilda två polymorfer när den utsätts för vatten: alfa (a-SiC), med en Wurtzite-kristallstruktur, och beta (b-SiC), med zinkblendekristaller. Av de två formerna erbjuder beta-SiC större hållbarhet mot korrosions- och oxidationsangrepp, vilket gör b-SiC mer lämpligt.

Med hjälp av förångnings- och konglomereringstekniker kan man producera högporösa kiselkarbidkeramer med öppna porositeter på 11%-15% och kornstorlekar på mellan 100 pm och 500 pm, så kallade RSICs. Detta material har utmärkt MOR vid rumstemperatur samt motståndskraft mot 300 graders värmechock, låg krympning under sintring och kan användas i olika applikationer, t.ex. ugnsmöbler - en enorm fördel jämfört med täta kiseloxikarbidmaterial som saknar motståndskraft mot värmechock och MOR-förmåga.

Hög elektrisk isolering

Omkristalliserad kiselkarbid utmärker sig som ett elektriskt isoleringsmaterial med oöverträffade elektriska isoleringsegenskaper, som tål höga temperaturer utan att spricka under tryck och skadas av korrosion eller syrakorrosion - perfekt för olika miljöer. Dessutom gör dess låga termiska expansionshastighet att det motstår frakturer från värmechock.

Sodakalkglas är ett idealiskt material för användning i högtemperaturugnar och utrustning, solkraftstorn för att omvandla solljus till elektricitet och andra applikationer som kräver höga temperaturer.

Glidgjutning, extrudering och formsprutning är de tre huvudsakliga metoderna för tillverkning av RSiC. Formsprutning har dock blivit den föredragna metoden på grund av dess kostnadseffektivitet och effektivitet; formsprutad RSiC tenderar dock att vara svag och porös efter bildning vilket äventyrar dess prestanda; därför har en cyklisk process med polymerimpregnering och pyrolys (PIP) följt av omkristallisering utvecklats som en lösning som ökar böjhållfastheten samtidigt som porositeten minskar i kommersiella RSiC-produkter.

Brett utbud av applikationer

Kiselkarbid har många användningsområden tack vare sin styrka, hårdhet och korrosionsbeständighet. Det förekommer ofta i produkter som slipskivor och skärverktyg för deras höga hållfasthet och hårdhet; högtemperaturugnar och kemiska reaktorer; skyddsutrustning (tankpansar och kroppsskydd).

RSiC kan tillverkas med flera olika tekniker, t.ex. glidgjutning, extrudering och formsprutning. När materialet väl har skapats måste det sintras vid höga temperaturer i en ugn för att omkristalliseras och frigöra sig från bindemedelsmaterial - vilket gör RSiC till en elektrisk isolator med överlägsen dielektrisk styrka som lämpar sig för elektroniska applikationer.

Carborundum (/karbrnm/), en legering bestående av aluminium och kol som förekommer naturligt som ädelstenen moissanit, massproducerades först av Edward Goodrich Acheson som en industriell form av kiselkarbid för användning i friktionsbromsar och keramiska plattor i skottsäkra västar. Karborundum används också som slipmedel och utgör grunden för kollagrafiskt tryckgrus; applicerat direkt på en aluminiumplatta ger det upphov till märken när man trycker på det.