Prášky karbidu křemíku přinášejí revoluci do vysokoteplotních výrobních procesů

Brusiva z karbidu křemíku (SiC) se dodávají v různých zrnitostech a často se vyskytují jak ve spojovaných, tak v povlakovaných brusivech. Zatímco SiC lze přirozeně nalézt v moissanitových špercích, většina výroby SiC využívá k výrobě buď Achesonův proces, nebo technologii chemického napařování.

Žáruvzdornost, vysoká tepelná vodivost a odolnost proti korozi z něj činí ideální materiál pro vyzdívky pecí, kelímků a dalších součástí pro výrobu oceli.

Vylepšené metody syntézy

Karbid křemíku je všeobecně známý pro svou vynikající tvrdost (druhou nejvyšší po diamantu a kubickém nitridu bóru), vysokou pevnost, chemickou stabilitu a teplotní odolnost - vlastnosti, které z něj dělají oblíbený materiál pro keramické a žáruvzdorné výrobní aplikace. Kromě toho karbid křemíku nachází široké uplatnění také ve vysoce výkonných elektronických zařízeních - konkrétně ve výkonových polovodičích, tranzistorech s kovovými oxidy (MOSFET) a bipolárních tranzistorech s izolovaným hradlem (IGBT).

Výrobci vyrábějí karbid křemíku zahříváním směsi křemičitého písku a koksu při extrémně vysokých teplotách, dokud jejich chemickou reakcí, známou jako syntéza SiC, nevznikne krystalizovaná forma známá jako zelený nebo černý SiC v závislosti na stupni čistoty. Jakmile je SiC vyroben, může být dále zušlechtěn na velikosti částic přizpůsobené konkrétním aplikacím pomocí různých metod syntézy, jako je Achesonovo schéma, uhlíková termická redukce a termický rozklad kapalných polymerů - každá z nich využívá energeticky náročné procesy zahřívání, které musí dosáhnout reakčních teplot, aby se vytvořily krystalizované krystaly SiC, a teprve poté je třeba provést promývání kyselinou a sušení, aby mohla být výroba dokončena a následně vytvořena jeho konečná forma.

Automatizace

Výroba karbidu křemíku začíná smícháním práškového koksu a křemene a následným zahříváním elektrickým proudem přes grafitové jádro, dokud nevznikne rafinovaný karbid křemíku (SiC) - tento proces je známý jako Achesonův proces.

Po přípravě surovin lze různými technikami z prášku vyrobit ságary. Jakmile jsou tyto ságary vytvořeny, procházejí následným zpracováním, jako je mechanické obrábění a povrchová úprava, které zajišťují jejich trvanlivost a odolnost vůči chemické korozi při vyšších teplotách.

Černý karbid křemíku je díky své výjimečné tvrdosti a vynikající tepelné vodivosti stále oblíbenějším materiálem pro výrobu brusných výrobků, jako jsou brusné kotouče a řezné nástroje. Dále se tento materiál vyskytuje v procesech výroby polovodičů a diod v elektronickém průmyslu a díky své odolnosti vůči vysokým teplotám je vhodný pro výrobu žáruvzdorných materiálů používaných v pecích, pecích, kelímcích ve stavebnictví nebo metalurgii.

Zpracování při vyšších teplotách

Prášek karbidu křemíku má vynikající mechanické vlastnosti, díky nimž je vhodný pro vysokoteplotní aplikace. Díky své tvrdosti a odolnosti proti opotřebení je vysoce odolný proti opotřebení, zatímco jeho tepelná stabilita, chemická odolnost a elektrická vodivost jej rovněž činí velmi vyhledávaným.

Výroba tohoto materiálu spočívá v zahřívání směsi oxidu křemičitého a koksu při velmi vysokých teplotách ve speciální peci, což vede k jejich reakci za vzniku velkých krystalů karbidu křemíku.

Jakmile je karbid křemíku vytvořen, musí být promyt, aby se odstranily nečistoty, a poté vysušen různými technikami, jako je sušení horkým vzduchem, vakuové sušení nebo sušení v mikrovlnné troubě.

Po vysušení se karbid křemíku drtí, třídí, znovu mele a zpracovává pro konkrétní aplikace. Konečným výsledkem je ingot, který lze následně tvarovat podle individuálních specifikací - výrobci tento ingot používají například pro výrobu trysek hořáků - nedílné součásti zajišťující maximální účinnost rozprašování paliva.

Udržitelnost

Práškový karbid křemíku vyniká v náročných výrobních prostředích svými působivými vlastnostmi, jako je neuvěřitelná tvrdost, vynikající tepelná vodivost a odolnost proti korozi. Proto se tento materiál již dlouho využívá při výrobě brusiva a elektroniky, včetně řezání a leštění kovů nebo keramických dlaždic.

Díky své mimořádné houževnatosti a ostrosti se diamant běžně používá v brusném průmyslu k výrobě brusných kotoučů a řezných desek. Výrobci elektroniky se na něj rovněž velmi spoléhají díky jeho vynikající tepelné vodivosti a odolnosti proti opotřebení.

Výroba karbidu křemíku může probíhat ekologicky odpovědným způsobem, s využitím obnovitelných zdrojů energie a systémů využití odpadu, které minimalizují emise skleníkových plynů. Použitím těchto postupů mohou výrobci snížit spotřebu energie a zároveň snížit provozní náklady, což je v dnešní době rostoucích nákladů na energii obzvláště důležité.