Piikarbidijauheet mullistavat korkean lämpötilan valmistusprosessit

Piikarbidi (SiC) -hioma-aineita on useita eri raekokoja, ja niitä käytetään usein sekä sidottuina että päällystettyinä hioma-aineina. Vaikka SiC:tä löytyy luonnostaan moissaniittikoruista, suurin osa SiC:n valmistuksesta tapahtuu joko Acheson-prosessilla tai kemiallisella höyrypinnoitustekniikalla.

Tulenkestävyys, korkea lämmönjohtavuus ja korroosionkestävyys tekevät siitä täydellisen materiaalin uunien vuorauksiin, upokkaisiin ja muihin teräksenvalmistuksen komponentteihin.

Parannetut synteesimenetelmät

Piikarbidi on laajalti tunnettu erinomaisesta kovuudestaan (toiseksi kovin timantin ja kuutiomaisen boorinitridin jälkeen), korkeasta lujuudestaan, kemiallisesta vakaudestaan ja lämpötilankestävyydestään - ominaisuuksista, jotka tekevät siitä ensisijaisen materiaalin keraamisissa ja tulenkestävissä valmistussovelluksissa. Lisäksi piikarbidia käytetään laajalti tehokkaissa elektroniikkalaitteissa, erityisesti tehopuolijohteissa, metallioksidipuolijohdekenttäefektitransistoreissa (MOSFET) ja eristetyn portin bipolaaritransistoreissa (IGBT).

Valmistajat tuottavat piikarbidia kuumentamalla piihiekan ja koksin seosta erittäin korkeissa lämpötiloissa, kunnes kemiallinen reaktio, joka tunnetaan nimellä SiC-synteesi, tuottaa kiteytyneitä muotoja, joita kutsutaan vihreäksi tai mustaksi SiC:ksi sen puhtausasteesta riippuen. Kun SiC on tuotettu, sitä voidaan edelleen jalostaa tiettyihin sovelluksiin räätälöidyiksi hiukkaskokoisiksi erilaisilla synteesimenetelmillä, kuten Acheson-menetelmällä, hiilitermisellä pelkistämisellä ja nestemäisen polymeerin termisellä hajoamisella, joissa kaikissa käytetään energiaintensiivisiä lämmitysprosesseja, joissa on saavutettava reaktiolämpötilat kiteytyneiden SiC-kiteiden muodostamiseksi, ennen kuin happopesu ja kuivaus ovat tarpeen ennen kuin tuotanto voidaan saattaa päätökseen ja tuottaa sen lopullinen muoto.

Automaatio

Piikarbidin valmistus alkaa sekoittamalla jauhemaista koksia ja kvartsia yhteen, minkä jälkeen sitä kuumennetaan sähköllä grafiittiytimen läpi, kunnes syntyy puhdistettua piikarbidia (SiC) - tämä prosessi tunnetaan Acheson-prosessina.

Kun raaka-aineet on valmistettu, jauheesta voidaan tehdä saggareita eri tekniikoilla. Muodostuttuaan nämä saaggarit käyvät läpi jälkikäsittelyvaiheet, kuten mekaanisen työstön ja pintakäsittelyn, joilla varmistetaan niiden kestävyys ja kemiallinen korroosionkestävyys korkeammissa lämpötiloissa.

Musta piikarbidijauhe on yhä suositumpi materiaali hiomatuotteiden, kuten hiomalaikkojen ja leikkuutyökalujen, valmistuksessa sen poikkeuksellisen kovuuden ja erinomaisen lämmönjohtavuuden ansiosta. Lisäksi tätä materiaalia käytetään elektroniikkateollisuuden puolijohteiden ja diodien tuotantoprosesseissa, ja koska se kestää korkeita lämpötiloja, se soveltuu tulenkestävien materiaalien valmistukseen, joita käytetään uuneissa, uuneissa ja upokkaissa rakennus- ja metallurgiateollisuudessa.

Korkeamman lämpötilan käsittely

Piikarbidijauheella on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, joiden ansiosta se soveltuu korkean lämpötilan sovelluksiin. Sen kovuus ja kulutuskestävyys tekevät siitä erittäin kulutuksenkestävää, kun taas sen lämpöstabiilisuus, kemiallinen kestävyys ja sähkönjohtavuus tekevät siitä myös erittäin kysyttyä.

Tämän materiaalin valmistuksessa piidioksidin ja koksin seosta kuumennetaan erittäin korkeissa lämpötiloissa erityisessä uunissa, jolloin niiden reaktiot muodostavat suuria piikarbidikiteitä.

Kun piikarbidi on muodostunut, se on pestävä epäpuhtauksien poistamiseksi ennen kuivausta eri tekniikoilla, kuten kuumailmakuivauksella, tyhjiö- tai mikroaaltokuivauksella.

Kuivauksen jälkeen piikarbidi murskataan, lajitellaan, jauhetaan uudelleen ja jalostetaan erityissovelluksia varten. Lopputuloksena syntyy valuharkko, joka voidaan muotoilla yksilöllisten vaatimusten mukaiseksi - valmistajat käyttävät tätä valuharkkoa esimerkiksi polttimen suuttimien valmistukseen, jotka ovat olennainen osa polttoaineen maksimaalisen sumutustehokkuuden varmistamisessa.

Kestävä kehitys

Piikarbidijauhe erottuu haastavissa valmistusympäristöissä vaikuttavilla ominaisuuksillaan, kuten uskomattomalla kovuudella, erinomaisella lämmönjohtavuudella ja korroosionkestävyydellä. Tätä materiaalia on jo pitkään hyödynnetty hioma- ja elektroniikkatuotannossa, kuten metallien tai keraamisten laattojen leikkaamisessa ja kiillottamisessa.

Huomattavan sitkeytensä ja terävyytensä vuoksi timanttia käytetään yleisesti hiomateollisuudessa hiomalaikkojen ja leikkuukiekkojen valmistukseen. Elektroniikan valmistajat luottavat myös paljon timanttiin sen erinomaisten lämmönjohtavuusominaisuuksien sekä kulumiskestävyyden vuoksi.

Piikarbidin tuotanto voidaan toteuttaa ympäristön kannalta vastuullisesti käyttämällä uusiutuvia energialähteitä ja jätteiden talteenottojärjestelmiä kasvihuonekaasupäästöjen minimoimiseksi. Tällaisia käytäntöjä käyttämällä valmistajat voivat vähentää energiankulutusta ja samalla leikata toimintakustannuksia - mikä on erityisen tärkeää nykyisessä energiakustannusten nousun ilmapiirissä.