Порошок карбіду кремнію

SiC є ідеальним матеріалом для інверторів акумуляторних батарей електромобілів завдяки своїй здатності витримувати високу напругу, забезпечуючи при цьому більш ефективне енергозбереження та більшу дальність пробігу.

Хоча карбід кремнію (SiC) зустрічається в природі в невеликих кількостях у метеоритах, родовищах корунду та кімберліту, більшість карбіду кремнію, що продається сьогодні, виробляється синтетичним шляхом і є твердим і крихким матеріалом з унікальними фізичними властивостями.

Твердість

Карбід кремнію, часто скорочено SiC, - це надзвичайно тверда кристалічна сполука кремнію і вуглецю, яка масово виробляється з кінця 19-го століття для використання в якості абразивів і в різних промислових цілях, таких як вогнетривка футеровка печей або нагрівальні елементи для промислових печей, зносостійкі деталі насосів і ракетних двигунів, а також як напівпровідникова підкладка для світлодіодів (LED).

SiC відомий своєю надзвичайною твердістю (9 за шкалою Мооса), стійкістю до стирання, хімічною інертністю та теплопровідністю - якостями, які роблять його придатним для високотемпературних застосувань, таких як вогнетриви. Крім того, міцність SiC зберігається при підвищених температурах, що робить його чудовим вибором матеріалу.

Едвард Гудріч Ачесон вперше успішно отримав карбід кремнію в 1891 році, коли він нагрівав суміш глини (силікат алюмінію) і порошкоподібного коксу (вуглецю). Він назвав цей матеріал карборундом - амальгамою вугілля та алмазу. Згодом Анрі Муассан успішно створив карбід кремнію шляхом розчинення вуглецю в рідкому кремнії або розплавлення в ньому карбіду кальцію та кремнезему.

Сьогодні більшість карбіду кремнію, що продається у світі, є синтетичним і виготовляється шляхом прожарювання зелених блоків у шліфувальній машині Barmac або млині Raymond, а потім подрібнення в надтонкий порошок за допомогою просіювання. Чорний карбід кремнію обробляється відповідно до жорстких специфікацій для точного притирання, полірування та протиковзання; кварцового дроту для пиляння; а також абразивних виробів з покриттям і зв'язкою.

Теплопровідність

Карбід кремнію (SiC) - одна з найтвердіших, найміцніших і найкорисніших хімічних сполук, відомих людині. У природі він зустрічається у вигляді коштовних каменів муассанітів у надзвичайно рідкісних формах, а з 1893 року масово виробляється у вигляді порошку та кристалів для використання як абразивний та промисловий матеріал з чудовими властивостями міцності, в'язкості та теплопровідності.

SiC складається з тісно упакованих атомів Si і C, розташованих у чотириатомних координаційних тетраедрах, що створює надзвичайно твердий і міцний матеріал. Стійкий до більшості органічних кислот, неорганічних кислот і розплавлених солей, за винятком плавикової кислоти і фторидів кислот; його унікальна тетраедрична структура також забезпечує виняткову стійкість до термічних ударів для використання в умовах високих температур.

Чистий карбід кремнію має надзвичайно високу теплопровідність при кімнатній температурі - приблизно 490 Втм-1 К-1 через відсутність домішок або структурних дефектів у його кристалічній решітці, тоді як полікристалічна кераміка SiC має значно нижчу провідність через випадкову орієнтацію зерен, вторинні фази з нижчою провідністю на межах зерен або домішки в решітці.

Foundry Service пропонує як пористий, так і повністю ущільнений b-SiC в широкому діапазоні розмірів і хімічних складів для різних застосувань, таких як абразивоструминна обробка, протиковзкі покриття, абразиви з покриттям, керамічні шліфувальні круги та вогнетриви. Усі пропоновані матеріали пройшли незалежну сертифікацію на відповідність стандартам.

Стійкість до корозії

Порошок карбіду кремнію забезпечує виняткову стійкість до стирання і захист від корозії, а також має високу вогнетривкість, відмінну теплопровідність і низький коефіцієнт розширення - якості, які роблять його ідеальним для промислового використання. Світло-сірий відтінок карбіду кремнію, схожий на алмаз за твердістю і щільністю, але менш схильний до розтріскування і подряпин, робить його ідеальним матеріалом для використання в промисловості.

Електричні властивості графену включають його напівпровідникові характеристики та широкий діапазон опору між композиціями - до семи порядків між композиціями. Він нерозчинний у воді та спирті, але має температуру плавлення вищу, ніж у алмазу. Крім того, графен має високу стійкість до кислот, стирання та корозії, проте деякі плавикова та азотна кислоти за високих температур спричиняють його швидку корозію.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію, як правило, дуже стійкий до корозії в хімічній промисловості, за винятком деяких окислювальних кислот (таких як азотна і плавикова). Така стійкість зумовлена його відмінною стійкістю до стирання.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію можна легко сформувати у формі шляхом змішування його з пластифікатором і водою до утворення суспензії, а потім лиття або екструзії за допомогою прокатки, фільтр-пресу або гідростатичного тиску. Цей процес формування повинен відбуватися без втручання кальцію, який в іншому випадку може вплинути на його корозійно-стійкі властивості; для виконання цього завдання часто використовують гіпсові форми замість традиційних форм на основі піску як матеріал для формування.

Стійкість до абразивного впливу

Твердість карбіду кремнію становить 9,1 за шкалою Мооса, а його твердість робить його ідеальним для різання дуже твердих матеріалів або твердих поверхонь, таких як граніт. Крім того, завдяки високій швидкості різання та стійкості до зношування він широко використовується у виробництві шліфувальних кругів, ріжучих інструментів, наждачного паперу та піскоструминних процесів.

Чорний порошок карбіду кремнію часто використовується в кераміці для точного шліфування металевих і скляних деталей для досягнення точних розмірів і гладких поверхонь, часто в поєднанні з карбідом бору для підвищення довговічності і продуктивності в умовах високих температур. Крім того, цей матеріал корисний у виробництві сучасних вогнетривких виробів, що використовуються в таких галузях, як металургія, виплавка та лиття.

Карбід кремнію необхідний в аерокосмічній промисловості для створення компонентів двигунів, що витримують екстремальні температури та термічні удари, а також у сонячних панелях і паливних елементах для розсіювання тепла з метою підвищення ефективності та збільшення терміну служби. Карбід кремнію також відіграє важливу роль у напівпровідникових технологіях, де його термостійкість робить можливим створення обладнання для обробки пластин.

Нещодавно карбід кремнію з нітридним зв'язком був випробуваний в різних ґрунтових умовах для визначення його зносостійкості. Аналіз показав, що легкий ґрунт забезпечує оптимальну зносостійкість, але на швидкість зношування може впливати тип сталі, з якої виготовлені робочі частини в цих умовах.