Σκόνη καρβιδίου πυριτίου που φέρνει επανάσταση στην κεραμική αντοχή

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα αδρανές, σκληρό κεραμικό υλικό με εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες. Χρησιμοποιείται σε πυρίμαχα υλικά και λειαντικά λόγω της σκληρότητάς του, καθώς και σε εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών, όπου η θερμική σταθερότητα και η αντοχή στη φθορά είναι υψίστης σημασίας.

Μόνο το διαμάντι και το καρβίδιο του βορίου είναι σκληρότερα από το SiC. Όταν είναι υψηλής καθαρότητας, το SiC μπορεί να φαίνεται άχρωμο- διαφορετικά μπορεί να πάρει μαύρες αποχρώσεις όταν παράγεται με τη μέθοδο Lely.

Σκληρότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου - πιο συχνά αναφερόμενο ως καρβορούνδιο - είναι μια εξαιρετικά σκληρή χημική ένωση που αποτελείται από πυρίτιο και άνθρακα και εμφανίζεται μόνο περιστασιακά ως μοισσανίτης στη φύση- ωστόσο, από τα τέλη του 19ου αιώνα έχει αρχίσει η μαζική παραγωγή σε μορφή σκόνης και κρυστάλλων.

Το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου (SiC) χρησιμοποιείται συχνά σε λειαντικά λόγω των σκληρών και ανθεκτικών στη φθορά ιδιοτήτων του. Επιπλέον, το SiC μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μέρος πυρίμαχων επενδύσεων, θερμαντήρων/θερμαντικών στοιχείων/εργαλείων κοπής/και ημιαγώγιμων υποστρωμάτων που χρησιμοποιούνται σε LED και συσκευές ισχύος.

Το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με νιτρίδιο (NB SiC) παράγεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται νιτριδοποίηση, κατά την οποία οι ακατέργαστοι κόκκοι SiC θερμαίνονται και αναμειγνύονται με ενώσεις που περιέχουν άζωτο για να σχηματίσουν πυκνό και μηχανικά ισχυρό σύνθετο υλικό. Επιπλέον, αυτή η μορφή καρβιδίου του πυριτίου έχει εξαιρετική αντοχή σε θερμικά σοκ, επιτρέποντάς του να αντέχει σε ταχείες μεταβολές της θερμοκρασίας χωρίς να ραγίζει ή να αποσυντίθεται με την πάροδο του χρόνου.

Δύναμη

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα από τα ισχυρότερα μη οξειδωτικά κεραμικά υλικά, διαθέτοντας μια εξαιρετικά σκληρή σκληρότητα Knoop μεταξύ διαμαντιού και κυβικού νιτριδίου του βορίου για μακροχρόνια αντοχή στη φθορά και τη διάρρηξη και αντοχή σε ακραίες θερμοκρασίες και καταπονήσεις.

Η μαύρη σκόνη SiC χρησιμοποιείται ευρέως από την αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική βιομηχανία για τη λείανση, τη στίλβωση και τη λείανση μεταλλικών και κεραμικών εξαρτημάτων σε ακριβείς διαστάσεις με ομαλά τελειώματα. Λόγω της υψηλότερης αντοχής του από το διαμάντι, αυτό το λειαντικό επιλέγεται συχνά έναντι του ανταγωνιστή του.

Το καρβίδιο του πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση (RB SiC) παράγεται με έγχυση λιωμένου πυριτίου σε πορώδες υλικό άνθρακα που διαμορφώνεται στο επιθυμητό σχήμα του τεμαχίου, αποδίδοντας ένα υψηλής απόδοσης, ανθεκτικό στα χημικά δομικό κεραμικό με χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Το RB SiC μπορεί να βρεθεί σε αντλίες και μηχανικές τσιμούχες, ρουλεμάν και μεγαλύτερα εξαρτήματα φθοράς.

Σκληρότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι μία από τις τρεις σκληρότερες ουσίες στη Γη, δεύτερη μετά το διαμάντι και το καρβίδιο του βορίου. Λόγω αυτής της απίστευτης σκληρότητας, το καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να αντέξει τόσο ακραίες πιέσεις όσο και μηχανικές καταπονήσεις, καθιστώντας το κατάλληλο για αεροδιαστημικά εξαρτήματα, εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία και εργαλεία κοπής.

Τα κεραμικά υψηλής απόδοσης είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη διάβρωση και τη φθορά και μπορούν να αντέξουν τις γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας χωρίς να ραγίσουν ή να παραμορφωθούν. Επιπλέον, μπορεί να υποστεί επεξεργασία σε λειτουργικά κεραμικά, προηγμένα πυρίμαχα υλικά και ακόμη και λειαντικά για χρήση.

Η μαύρη σκόνη καρβιδίου του πυριτίου (SiCp) είναι ένα βασικό εργαλείο για το ακόνισμα, το λειάνισμα και τη στίλβωση μετάλλων, κεραμικών και γυαλιού για διαστάσεις ακριβείας και λείες επιφάνειες. Εκτός από το ότι χρησιμοποιείται ως λειαντικό υλικό, το SiC μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως αντιοξειδωτικό στην παραγωγή χάλυβα και στα χυτήρια, καθώς και ως υλικό ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες στα χυτήρια. Άλλες ποικιλίες SiC περιλαμβάνουν καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με νιτρίδιο (NB SiC) και νιτρίδιο καρβιδίου πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση (SRBSN)- αυτές οι διεργασίες παράγουν SRBSN μέσω θέρμανσης σε φούρνο αντίστασης.

Αντοχή στη θερμότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου αποτελεί ιδανική επιλογή υλικού για εφαρμογές που απαιτούν ακραία αντοχή και σκληρότητα, όπως τα φρένα αυτοκινήτων ή οι κεραμικές πλάκες που βρίσκονται στα αλεξίσφαιρα γιλέκα. Επιπλέον, το υλικό αυτό έχει εξαιρετικές ιδιότητες χημικής αντοχής και μπορεί να αντέξει ακόμη και υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να λιώσει.

Ο μοισσανίτης είναι ένα από τα σκληρότερα συνθετικά υλικά, με βαθμό σκληρότητας Mohs 9, συγκρίσιμο με το διαμάντι. Ενώ υπάρχει στη φύση ως σπάνιο ορυκτό μοισσανίτης, οι διαδικασίες μαζικής παραγωγής χρησιμοποιούν σκόνη πυριτίου και άνθρακα μέσω διαδικασιών πυροσυσσωμάτωσης για τη μαζική παραγωγή αυτής της σκληρής συνθετικής ουσίας.

Η αντοχή του καρβιδίου του πυριτίου αυξάνεται μέσω της ανόπτησης λόγω του δεσμού υδρογόνου των μη πολικών επιφανειών και είναι χρήσιμο ως αποοξειδωτικό στην παραγωγή χάλυβα, ενθαρρύνοντας την ενανθράκωση και αυξάνοντας τα ποσοστά ανάκτησης των στοιχείων του κράματος. Λόγω της θερμικής του σταθερότητας και της χημικής του αδράνειας, τα εξαρτήματα καρβιδίου του πυριτίου για εξοπλισμό επεξεργασίας πλακιδίων ημιαγωγών εγγυώνται αξιόπιστη απόδοση ακόμη και σε περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών.

Αγωγιμότητα

Οι σκόνες καρβιδίου του πυριτίου προσφέρουν τον ιδανικό συνδυασμό σκληρότητας και αγωγιμότητας όταν χρησιμοποιούνται ως λειαντικά ή σε κεραμικά εξαρτήματα ανθεκτικά στην τριβή, καθώς και για τη συγκόλληση μεταξύ τους μέσω πυροσυσσωμάτωσης για τη δημιουργία βιομηχανικών κεραμικών προϊόντων υψηλής απόδοσης.

Τα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου έχουν γίνει ένα από τα πιο περιζήτητα κεραμικά υλικά σήμερα λόγω των αξιοσημείωτων ιδιοτήτων τους, οι οποίες κυμαίνονται από την εξαιρετική αντοχή και την αντίσταση στη διάβρωση έως τη θερμική σταθερότητα και την ανοχή στη θερμότητα - ιδιότητες που το έχουν αναδείξει σε μια από τις κύριες επιλογές για τα τακάκια φρένων καταναλωτικών αυτοκινήτων και τις πλάκες αλεξίσφαιρων γιλέκων. Το καρβίδιο του πυριτίου παρέχει τόσο αντοχή όσο και θερμική αντοχή