Prašci od silicij-karbida revolucioniraju proizvodne procese na visokim temperaturama

Abrasivi od silicij-karbida (SiC) dolaze u različitim granulacijama i često se nalaze i u vezanim i u obloženim abrazivima. Iako se SiC može prirodno naći u moissanitnim draguljima, većina proizvodnje SiC-a koristi ili Achesonov proces ili tehnologiju hemijskog taloženja iz pare.

Otpornost na visoke temperature, visoka toplotna provodljivost i otpornost na koroziju čine ga savršenim materijalom za obloge peći, čelišne lonce i druge komponente za proizvodnju čelika.

Unaprijeđene metode sinteze

Karbid silicija je široko poznat po svojoj vrhunskoj tvrdoći (drugi odmah iza dijamanta i kubnog bor nitrida), visokoj čvrstoći, hemijskoj stabilnosti i otpornosti na visoke temperature – osobinama koje ga čine materijalom izbora za primjene u proizvodnji keramike i vatrostalnih materijala. Nadalje, silicij-karbid također nalazi široku primjenu u visokoučinkovitim elektroničkim uređajima – posebno u moćnim poluvodičima, poluvodičkim tranzistorima s efektom polja na metalnim oksidima (MOSFET) i bipolarnim tranzistorima s izoliranom vratnom strukturom (IGBT).

Proizvođači proizvode silicijev karbid zagrijavanjem mješavine silicijskog pijeska i koksa na izuzetno visokim temperaturama dok njihova hemijska reakcija, poznata kao sinteza SiC, ne proizvede kristalizirane oblike poznate kao zeleni ili crni SiC, ovisno o nivou čistoće. Nakon proizvodnje, SiC se može dalje rafinirati u čestice prilagođene veličine za specifične primjene putem različitih metoda sinteze poput Achesonove sheme, karbonsko-termičke redukcije i termičke razgradnje tečnog polimera – svaka od njih koristi energetski intenzivne procese grijanja koji moraju dostići temperaturu reakcije kako bi se formirali kristalizirani SiC kristali prije nego što su potrebni kiselo pranje i sušenje prije nego što se proizvodnja može završiti i proizvesti konačni oblik.

Automatizacija

Proizvodnja silicij-karbida započinje miješanjem praškastog koksa i kvarcnog pijeska, nakon čega se kroz grafitno jezgro provodi električna struja kako bi se zagrijao dok ne nastane rafinirani silicij-karbid (SiC) – ovaj proces je poznat kao Achesonov proces.

Kada se sirovine pripreme, mogu se koristiti različite tehnike za pretvaranje praha u saggare. Nakon oblikovanja, ti saggare prolaze kroz postupke naknadne obrade, poput mehaničke obrade i premazivanja površine, koji osiguravaju njihovu trajnost i otpornost na hemijsku koroziju pri višim temperaturama.

Crni silicij-karbidni prah je sve popularniji materijal za proizvodnju abrazivnih proizvoda poput brusnih kotača i reznog alata, zahvaljujući izuzetnoj tvrdoći i vrhunskoj toplotnoj provodljivosti. Osim toga, ovaj se materijal može naći u proizvodnim procesima elektroničke industrije za poluvodiče i diode, kao i zbog otpornosti na visoke temperature, što ga čini pogodnim za izradu vatrostalnih materijala koji se koriste u pećima, pećnicama i tiglima u građevinarstvu ili metalurgiji.

Obrada na višoj temperaturi

Prašak silicij-karbida nudi izvrsna mehanička svojstva koja ga čine pogodnim za primjene na visokim temperaturama. Njegova tvrdoća i otpornost na habanje čine ga izuzetno otpornim na trošenje, dok ga termička stabilnost, hemijska otpornost i električna provodnost čine vrlo traženim.

Proizvodnja ovog materijala uključuje zagrijavanje mješavine silice i koksa na vrlo visokim temperaturama u posebnoj peći, što dovodi do njihovih reakcija i formiranja velikih kristala karbida silicija.

Nakon što se formira karbid silicija, mora se oprati kako bi se uklonile nečistoće prije sušenja raznim tehnikama, kao što su sušenje toplim zrakom, vakuumsko ili mikrotalasno sušenje.

Nakon sušenja, karbid silicija se drobi, sortira, ponovo melje i obrađuje za specifične primjene. Konačni rezultat je ingot koji se potom može oblikovati prema pojedinačnim specifikacijama – proizvođači, na primjer, koriste ovaj ingot za izradu mlaznica za gorionike – ključna komponenta za postizanje maksimalne efikasnosti atomizacije goriva.

Održivost

Prašak silicij-karbida ističe se u zahtjevnim proizvodnim okruženjima svojim impresivnim svojstvima, kao što su nevjerovatna tvrdoća, izvrsna toplotna provodljivost i otpornost na koroziju. Zbog toga se ovaj materijal već dugo koristi u proizvodnji abraziva i elektronike, uključujući rezanje i poliranje metala ili keramičkih pločica.

Zbog svoje izuzetne čvrstoće i oštrine, dijamant se često koristi u industriji abraziva za izradu brusnih kotača i reznog diska. Proizvođači elektronike također se uveliko oslanjaju na njega zbog njegovih izvrsnih svojstava toplinske provodljivosti, kao i otpornosti na habanje.

Proizvodnja silicij-karbida može se odvijati na ekološki odgovoran način, koristeći obnovljive izvore energije i sisteme za reciklažu otpada kako bi se smanjile emisije stakleničkih plinova. Primjenom takvih praksi proizvođači mogu smanjiti potrošnju energije uz istovremeno smanjenje operativnih troškova – što je posebno važno u današnjem kontekstu rastućih cijena energije.