Prašci od silicij-karbida revolucioniraju čvrstoću keramike

Silikon karbid (SiC) je inertni, tvrdi keramički materijal s izvanrednim fizičkim svojstvima. Koristi se u refraktivnim materijalima i abrazivima zbog svoje tvrdoće, kao i u primjenama na visokim temperaturama gdje su termička stabilnost i otpornost na habanje od presudne važnosti.

Samo dijamant i borov karbid su tvrđi od SiC-a. Kada je visoke čistoće, SiC može biti bezbojan; inače može poprimiti crne nijanse kada se proizvodi Lelyjevom metodom.

Tvrdoća

Karbid silicija — češće nazivan karborundum — izuzetno je tvrd hemijski spoj silicija i ugljika koji se u prirodi povremeno javlja kao moissanit; međutim, od kraja 19. stoljeća masovno se proizvodi u obliku praha i kristala.

Crni silicij-karbid (SiC) često se koristi u abrazivima zbog svojih tvrdih i otpornih na habanje svojstava. Nadalje, SiC se također može naći kao dio refraktivnih obloga, grijača/grijaćih elemenata/reznih alata i poluvodičkih podloga koje se koriste s LED diodama i snagovodnim uređajima.

Nitridno vezani silicij-karbid (NB SiC) proizvodi se procesom nazvanim nitridacija, pri kojem se sirovi SiC zrnci zagrijavaju i miješaju s spojevima koji sadrže dušik kako bi se formirao gust i mehanički čvrst kompozitni materijal. Nadalje, ovaj oblik silicij-karbida ima izvrsnu otpornost na toplotni šok, što mu omogućava da izdrži nagle promjene temperature bez pucanja ili raspadanja tokom vremena.

Snaga

Silikon-karbid je jedan od najčvršćih neoksidnih keramičkih materijala, s izuzetno visokom Knoopovom tvrdoćom između dijamanta i kubnog bor-nitrida, što mu osigurava dugotrajnu otpornost na habanje i čvrstoću potrebnu za izdržavanje ekstremnih temperatura i naprezanja.

Crni SiC prah se široko koristi u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji za brušenje, poliranje i lakovanje metalnih i keramičkih dijelova do preciznih dimenzija s glatkim završnim obradama. Zbog veće čvrstoće od dijamanta, ovaj abraziv se često bira umjesto konkurenta.

Reaction Bonded silicij-karbid (RB SiC) proizvodi se ubrizgavanjem rastopljenog silicija u porozni ugljični materijal oblikovan u željeni oblik dijela, čime se dobija strukturna keramika visokih performansi, otporna na hemikalije i sa niskim koeficijentom toplinske ekspanzije. RB SiC se može naći u pumpama i mehaničkim brtvama, ležajevima i većim komponentama podložnim habanju.

Izdržljivost

Karbid silicija je jedna od tri najtvrđe supstance na Zemlji, odmah iza dijamanta i borovog karbida. Zbog ove nevjerovatne tvrdoće, karbid silicija može izdržati i ekstremni pritisak i mehaničko naprezanje, što ga čini pogodnim za zrakoplovne komponente, automobilsku primjenu i reznu alatu.

Keramika visokih performansi je izuzetno otporna na koroziju i habanje te može izdržati nagle promjene temperature bez pucanja ili deformacije. Nadalje, može se obrađivati u funkcionalnu keramiku, napredne refraktorne materijale pa čak i abrazive za upotrebu.

Crni silicij-karbidni prah (SiCp) je ključni alat u brušenju, poliranju i glancanju metala, keramike i stakla za precizne dimenzije i glatke površine. Osim što se koristi kao abrazivni materijal, SiC može služiti i kao antioksidans u proizvodnji čelika i lijevarni, kao i kao materijal otporan na visoke temperature u lijevarni. Ostale vrste SiC-a uključuju silicij-karbid vezan nitridom (NB SiC) i sinterirani silicij-karbid vezan reakcijom nitrida (SRBSN); ovi procesi proizvode SRBSN zagrijavanjem u peći otporničke peći.

Otpornost na toplinu

Silikon-karbid je idealan izbor materijala za primjene koje zahtijevaju izuzetnu izdržljivost i tvrdoću, poput automobilskih kočnica ili keramičkih ploča u balističkim prslucima. Osim toga, ovaj materijal ima izvrsna svojstva otpornosti na kemikalije i može izdržati visoke temperature bez topljenja.

Moissanit je jedan od najtvrđih sintetičkih materijala, s tvrdoćom po Mohsu od 9, uporedivom s dijamantom. Iako u prirodi postoji kao rijedak mineral moissanit, procesi masovne proizvodnje koriste prah silicija i ugljika putem sinteriranja za masovnu proizvodnju ove tvrde sintetičke supstance.

Čvrstoća karbida silicija povećava se kaljenjem zahvaljujući vodoničnim vezama na nepolarnim površinama, i koristan je kao deoksidator u proizvodnji čelika jer potiče karburaciju i povećava stope oporavka legiranih elemenata. Zbog svoje termičke stabilnosti i hemijske inertnosti, komponente od karbida silicija za opremu za obradu poluvodičkih pločica garantuju pouzdane performanse čak i u visokotemperaturnim uslovima.

Provodljivost

Praškovi silicij-karbida nude idealnu kombinaciju tvrdoće i provodljivosti kada se koriste kao abraziv ili u keramičkim komponentama otpornim na habanje, kao i pri povezivanju sinterovanjem za izradu industrijskih keramičkih proizvoda visokih performansi.

Keramika od silicij-karbida postala je jedan od najtraženijih keramičkih materijala danas zbog svojih izvanrednih svojstava, koja se kreću od izuzetne izdržljivosti i otpornosti na koroziju do termičke stabilnosti i tolerancije na toplotu – osobina koje su je učinile jednim od glavnih izbora za potrošačke automobilske kočione pločice i ploče za pancir. Silicij-karbid pruža i čvrstoću i termičku izdržljivost.