Prášky karbidu křemíku přinášejí revoluci v pevnosti keramiky

Karbid křemíku (SiC) je inertní, tvrdý keramický materiál s vynikajícími fyzikálními vlastnostmi. Díky své tvrdosti se používá v žáruvzdorných materiálech a abrazivech a také ve vysokoteplotních aplikacích, kde je nejdůležitější tepelná stabilita a odolnost proti opotřebení.

Pouze diamant a karbid boru jsou tvrdší než SiC. Při vysoké čistotě se SiC může jevit jako bezbarvý, v opačném případě může při výrobě Lelyho metodou nabývat černých odstínů.

Tvrdost

Karbid křemíku - častěji označovaný jako karborundum - je mimořádně tvrdá chemická sloučenina složená z křemíku a uhlíku, která se v přírodě vyskytuje pouze příležitostně jako moissanit; od konce 19. století se však masově vyrábí jak ve formě prášku, tak krystalů.

Černý karbid křemíku (SiC) se často používá v abrazivech díky své tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Kromě toho lze SiC nalézt také jako součást žáruvzdorných vyzdívek, topných těles/topných prvků/řezných nástrojů/ a polovodičových substrátů používaných v LED diodách a energetických zařízeních.

Karbid křemíku s nitridovou vazbou (NB SiC) se vyrábí procesem zvaným nitridace, při němž se surová zrna SiC zahřívají a mísí se sloučeninami obsahujícími dusík za vzniku hustého a mechanicky pevného kompozitního materiálu. Tato forma karbidu křemíku má navíc vynikající odolnost proti tepelným šokům, což mu umožňuje odolávat rychlým změnám teploty, aniž by časem praskal nebo se rozpadal.

Síla

Karbid křemíku je jedním z nejpevnějších neoxidových keramických materiálů, který se může pochlubit mimořádně tvrdou tvrdostí Knoop mezi diamantem a kubickým nitridem bóru, což zaručuje dlouhodobou odolnost proti opotřebení a trhání a pevnost, která odolává extrémním teplotám a namáhání.

Černý prášek SiC je široce využíván v automobilovém a leteckém průmyslu k broušení, leštění a lapování kovových a keramických dílů na přesné rozměry s hladkým povrchem. Díky své vyšší pevnosti než diamant je toto brusivo často voleno místo svého konkurenta.

Reakčně vázaný karbid křemíku (RB SiC) se vyrábí vstřikováním roztaveného křemíku do porézního uhlíkového materiálu tvarovaného do požadovaného tvaru dílu, čímž vzniká vysoce výkonná, chemicky odolná strukturální keramika s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti. RB SiC lze nalézt v čerpadlech a mechanických těsněních, ložiskách a větších opotřebitelných součástech.

Houževnatost

Karbid křemíku je jednou ze tří nejtvrdších látek na Zemi, hned po diamantu a karbidu boru. Díky této neuvěřitelné tvrdosti odolává karbid křemíku extrémnímu tlaku i mechanickému namáhání, takže je vhodný pro letecké a kosmické komponenty, automobilové aplikace a řezné nástroje.

Vysoce výkonná keramika je vysoce odolná proti korozi a opotřebení a odolává rychlým změnám teploty, aniž by praskala nebo se deformovala. Kromě toho ji lze zpracovávat na funkční keramiku, pokročilé žáruvzdorné materiály a dokonce i na brusiva pro použití.

Černý práškový karbid křemíku (SiCp) je základním nástrojem při honování, lapování a leštění kovů, keramiky a skla pro dosažení přesných rozměrů a hladkých povrchů. Kromě toho, že se SiC používá jako brusný materiál, může sloužit také jako antioxidant při výrobě oceli a ve slévárnách a jako materiál odolný vůči vysokým teplotám ve slévárnách. Mezi další odrůdy SiC patří nitridově vázaný karbid křemíku (NB SiC) a slinutý reakčně vázaný nitrid karbidu křemíku (SRBSN); tyto procesy vyrábějí SRBSN zahříváním v odporové peci.

Tepelná odolnost

Karbid křemíku je ideální volbou materiálu pro aplikace, které vyžadují extrémní odolnost a tvrdost, jako jsou například brzdy automobilů nebo keramické destičky v neprůstřelných vestách. Kromě toho má tento materiál vynikající chemické vlastnosti a odolává i vysokým teplotám, aniž by se roztavil.

Moissanit je jedním z nejtvrdších syntetických materiálů, jeho tvrdost je srovnatelná s tvrdostí diamantu a podle Mohsovy stupnice dosahuje hodnoty 9. V přírodě se sice vyskytuje jako vzácný minerál moissanit, ale při hromadné výrobě této tvrdé syntetické látky se využívá práškový křemík a uhlík v procesu spékání.

Karbid křemíku zvyšuje pevnost žíháním v důsledku vodíkové vazby nepolárních povrchů a je užitečný jako dezoxidátor při výrobě oceli, protože podporuje nauhličování a zvyšuje míru regenerace prvků slitiny. Díky své tepelné stabilitě a chemické inertnosti zaručují komponenty z karbidu křemíku pro zařízení na zpracování polovodičových destiček spolehlivý výkon i v prostředí s vysokými teplotami.

Vodivost

Prášky karbidu křemíku nabízejí ideální kombinaci tvrdosti a vodivosti při použití jako abraziva nebo v keramických součástech odolných proti otěru a také při spojování slinováním pro vytváření vysoce výkonných průmyslových keramických výrobků.

Karbid křemíku se stal jedním z nejvyhledávanějších keramických materiálů současnosti díky svým pozoruhodným vlastnostem, které sahají od extrémní trvanlivosti a odolnosti proti korozi až po tepelnou stabilitu a tepelnou odolnost - vlastnosti, které ho posunuly mezi hlavní volby pro brzdové destičky automobilů a destičky neprůstřelných vest. Karbid křemíku poskytuje pevnost i tepelnou odolnost.