Ränikarbiidipulbrid, mis muudavad kõrge temperatuuriga tootmisprotsessid revolutsiooniliseks

Ränikarbiidist (SiC) abrasiivid on saadaval mitmes terasuuruses ja neid leidub sageli nii liimitud kui ka kaetud abrasiividena. Kuigi SiC võib leiduda looduslikult moissaniidist juveelides, kasutatakse enamiku SiC tootmise puhul kas Achesoni protsessi või keemilise aurustamise tehnoloogiat.

Tuletundlikkus, kõrge soojusjuhtivus ja korrosioonikindlus muudavad selle ideaalseks materjaliks ahjuvooderduste, tiiglite ja muude terasetootmise komponentide jaoks.

Parandatud sünteesimeetodid

Ränikarbiid on laialdaselt tuntud oma suurepärase kõvaduse (teine pärast teemant ja kuubiline boornitriid), suure tugevuse, keemilise stabiilsuse ja temperatuurikindluse poolest - omadused, mis muudavad selle keraamiliste ja tulekindlate materjalide tootmisrakenduste jaoks sobivaks materjaliks. Lisaks sellele leiab ränikarbiid laialdast rakendust ka kõrgtehnoloogilistes elektroonikaseadmetes, eriti võimsates pooljuhtides, metalloksiidpooljuhtidest välismõjutransistorides (MOSFET) ja isoleeritud värava bipolaartransistorides (IGBT).

Tootjad toodavad ränikarbiidi, kuumutades räniliiva ja koksi segu äärmiselt kõrgel temperatuuril, kuni nende keemiline reaktsioon, mida nimetatakse SiC-sünteesiks, annab sõltuvalt puhtusastmest kristalliseerunud vormi, mida nimetatakse roheliseks või mustaks SiC-ks. Kui SiC on toodetud, saab seda edasi rafineerida konkreetsete rakenduste jaoks kohandatud osakeste suurusteks erinevate sünteesimeetodite abil, nagu Achesoni skeem, süsiniktermiline redutseerimine ja vedelate polümeeride termiline lagundamine - igaühes neist kasutatakse energiamahukaid kuumutusprotsesse, mis peavad saavutama reaktsioonitemperatuurid kristalliseerunud SiC-kristallide moodustamiseks, enne kui on vaja happelist pesemist ja kuivatamist, enne kui tootmine saab lõpule viia ja seejärel toota selle lõplikku vormi.

Automatiseerimine

Ränikarbiidi tootmine algab pulbrilise koksi ja kvartsi segamisega, millele järgneb elektrienergia rakendamine läbi grafiitsüdamiku kuumutamiseks, kuni tekib rafineeritud ränikarbiid (SiC) - seda protsessi nimetatakse Achesoni protsessiks.

Kui tooraine on ette valmistatud, saab pulbrist saagariks muuta mitmesuguseid meetodeid. Pärast vormimist läbivad need saaggarid järeltöötlusetapid, nagu mehaaniline mehaaniline töötlemine ja pinnakate, mis tagavad nende vastupidavuse ja vastupidavuse keemilisele korrosioonile kõrgematel temperatuuridel.

Must ränikarbiidipulber on tänu oma erakordsele kõvadusele ja suurepärasele soojusjuhtivusele üha populaarsem materjal abrasiivsete toodete, näiteks lihvketaste ja lõiketööriistade valmistamiseks. Lisaks sellele võib seda materjali leida elektroonikatööstuses pooljuhtide ja dioodide tootmisprotsessides, samuti sobib see tänu oma kõrgele temperatuurikindlusele tulekindlate materjalide valmistamiseks, mida kasutatakse ahjudes, põletusahjudes, tiiglitesse ehituses või metallurgiatööstuses.

Kõrgema temperatuuriga töötlemine

Ränikarbiidipulbril on suurepärased mehaanilised omadused, mis muudavad selle sobivaks kõrge temperatuuriga rakendusteks. Tema kõvadus ja kulumiskindlus muudavad selle väga kulumiskindlaks, samas kui tema termiline stabiilsus, keemiline vastupidavus ja elektrijuhtivus muudavad selle samuti väga nõutuks.

Selle materjali tootmiseks kuumutatakse ränidioksiidi ja koksi segu väga kõrgel temperatuuril spetsiaalses ahjus, mis põhjustab nende reaktsiooni, mille tulemusel moodustuvad suured ränikarbiidi kristallid.

Kui ränikarbiid on moodustatud, tuleb see enne kuivatamist erinevate meetoditega, näiteks kuuma õhu-, vaakum- või mikrolainekuivatusega, pesta, et eemaldada lisandid.

Pärast kuivatamist purustatakse ränikarbiid, sorteeritakse, jahvatatakse veel kord ja töödeldakse konkreetsete rakenduste jaoks. Lõpptulemusena saadakse valuplokk, mida saab seejärel vormida vastavalt individuaalsetele spetsifikatsioonidele - tootjad kasutavad seda valuplokki näiteks põleti pihustite loomiseks, mis on lahutamatu osa kütuse pihustamise maksimaalse tõhususe tagamisel.

Jätkusuutlikkus

Ränikarbiidipulber paistab silma keerulistes tootmiskeskkondades oma muljetavaldavate omadustega, nagu uskumatu kõvadus, suurepärane soojusjuhtivus ja korrosioonikindlus. Seetõttu on seda materjali juba ammu kasutatud abrasiivide ja elektroonika tootmises, sealhulgas metallide või keraamiliste plaatide lõikamisel ja poleerimisel.

Tänu oma märkimisväärsele sitkusele ja teravusele kasutatakse teemanti tavaliselt abrasiivide tööstuses lihvketaste ja lõikeketaste valmistamiseks. Elektroonikatootjad kasutavad seda samuti suurel määral tänu selle suurepärasele soojusjuhtivusele ja kulumiskindlusele.

Ränikarbiidi tootmine võib toimuda keskkonnasäästlikult, kasutades taastuvaid energiaallikaid ja jäätmete taaskasutussüsteeme, et vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid. Selliseid tavasid kasutades saavad tootjad vähendada energiakasutust, vähendades samal ajal tegevuskulusid, mis on eriti oluline tänases energiahindade tõusu tingimustes.