Siliziumkarbid-Pulver revolutionieren Hochtemperatur-Fertigungsprozesse

Schleifmittel aus Siliziumkarbid (SiC) sind in verschiedenen Korngrößen erhältlich und werden häufig sowohl in gebundenen als auch in beschichteten Schleifmitteln verwendet. Während SiC in Moissanit-Schmuckstücken natürlich vorkommt, erfolgt die Herstellung von SiC meist im Acheson-Verfahren oder durch chemische Gasphasenabscheidung.

Feuerfestigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit machen es zum perfekten Material für Ofenauskleidungen, Schmelztiegel und andere Komponenten der Stahlerzeugung.

Verbesserte Synthesemethoden

Siliziumkarbid ist weithin bekannt für seine überragende Härte (die nur von Diamant und kubischem Bornitrid übertroffen wird), seine hohe Festigkeit, chemische Stabilität und Temperaturbeständigkeit - Eigenschaften, die es zum bevorzugten Material für keramische und feuerfeste Fertigungsanwendungen machen. Darüber hinaus findet Siliciumcarbid auch in Hochleistungselektronikgeräten breite Anwendung - insbesondere in Leistungshalbleitern, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs).

Hersteller produzieren Siliciumcarbid, indem sie ein Gemisch aus Quarzsand und Koks bei extrem hohen Temperaturen erhitzen, bis ihre chemische Reaktion, die so genannte SiC-Synthese, kristallisierte Formen hervorbringt, die je nach Reinheitsgrad als Green oder Black SiC bekannt sind. Nach der Herstellung kann SiC dann durch verschiedene Synthesemethoden wie das Acheson-Schema, die thermische Reduktion von Kohlenstoff und die thermische Zersetzung von Flüssigpolymeren weiter in Partikelgrößen verfeinert werden, die auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sind. Bei allen Verfahren werden energieintensive Erhitzungsprozesse eingesetzt, bei denen Reaktionstemperaturen erreicht werden müssen, um kristallisierte SiC-Kristalle zu bilden, bevor die Produktion durch Waschen und Trocknen mit Säure abgeschlossen werden kann und dann die endgültige Form entsteht.

Automatisierung

Die Herstellung von Siliciumcarbid beginnt mit der Vermischung von Kokspulver und Quarz, gefolgt von der Anwendung von Elektrizität durch einen Graphitkern, um es zu erhitzen, bis raffiniertes Siliciumcarbid (SiC) entsteht - dieser Prozess ist als Acheson-Verfahren bekannt.

Nach der Aufbereitung der Rohstoffe können verschiedene Techniken angewandt werden, um aus dem Pulver Saggars zu machen. Nach der Formgebung durchlaufen die Saggars Nachbearbeitungsschritte wie mechanische Bearbeitung und Oberflächenbeschichtung, die ihre Haltbarkeit und Beständigkeit gegen chemische Korrosion bei höheren Temperaturen gewährleisten.

Schwarzes Siliciumcarbidpulver ist dank seiner außergewöhnlichen Härte und hervorragenden Wärmeleitfähigkeit ein zunehmend beliebter Werkstoff für die Herstellung von Schleifmitteln wie Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen. Darüber hinaus findet dieses Material in der Elektronikindustrie bei der Herstellung von Halbleitern und Dioden Verwendung. Aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit eignet es sich für die Herstellung von feuerfesten Materialien, die in Öfen und Schmelztiegeln im Bauwesen oder in der Metallurgie verwendet werden.

Verarbeitung bei höheren Temperaturen

Siliziumkarbidpulver bietet hervorragende mechanische Eigenschaften, die es für Hochtemperaturanwendungen geeignet machen. Seine Härte und Verschleißfestigkeit machen es sehr verschleißfest, während seine thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und elektrische Leitfähigkeit es ebenfalls sehr begehrt machen.

Bei der Herstellung dieses Materials wird ein Gemisch aus Siliziumdioxid und Koks bei sehr hohen Temperaturen in einem speziellen Ofen erhitzt, wodurch sich durch die Reaktionen große Kristalle aus Siliziumkarbid bilden.

Nach der Bildung von Siliciumcarbid muss es gewaschen werden, um Verunreinigungen zu entfernen, bevor es mit verschiedenen Techniken wie Heißlufttrocknung, Vakuum- oder Mikrowellentrocknung getrocknet wird.

Nach dem Trocknen wird das Siliciumcarbid zerkleinert, sortiert, erneut gemahlen und anwendungsspezifisch aufbereitet. Das Endergebnis ist ein Block, der dann nach individuellen Vorgaben geformt werden kann. Die Hersteller verwenden diesen Block zum Beispiel für die Herstellung von Brennerdüsen - ein wesentlicher Bestandteil für eine maximale Effizienz bei der Kraftstoffzerstäubung.

Nachhaltigkeit

Siliziumkarbidpulver zeichnet sich in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen durch seine beeindruckenden Eigenschaften wie unglaubliche Härte, hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Daher wird dieses Material seit langem in der Schleifmittel- und Elektronikproduktion eingesetzt, unter anderem zum Schneiden und Polieren von Metallen oder Keramikfliesen.

Aufgrund seiner bemerkenswerten Zähigkeit und Schärfe wird Diamant in der Schleifmittelindustrie häufig für die Herstellung von Schleif- und Trennscheiben verwendet. Auch die Elektronikindustrie verlässt sich aufgrund seiner ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und seiner Verschleißfestigkeit auf Diamant.

Die Siliziumkarbidproduktion kann auf umweltverträgliche Weise erfolgen, indem erneuerbare Energiequellen und Abfallverwertungssysteme zur Minimierung der Treibhausgasemissionen eingesetzt werden. Durch den Einsatz solcher Verfahren können die Hersteller den Energieverbrauch senken und gleichzeitig die Betriebskosten reduzieren - was angesichts der steigenden Energiekosten von besonderer Bedeutung ist.