Prašci silicijevog karbida revolucioniraju čvrstoću keramike

Silikon karbid (SiC) je inertni, tvrdi keramički materijal s izvanrednim fizikalnim svojstvima. Koristi se u vatrostalnim materijalima i abrazivima zbog svoje tvrdoće, kao i u primjenama na visokim temperaturama gdje su termička stabilnost i otpornost na habanje od presudne važnosti.

Samo dijamant i borov karbid tvrđi su od SiC-a. Kada je visoke čistoće, SiC može biti bezbojan; inače može poprimiti crne nijanse kada se proizvodi Lelyjevom metodom.

Tvrdoća

Karbid silicija — češće nazivan karborundum — izuzetno je tvrd kemijski spoj silicija i ugljika koji se u prirodi povremeno javlja kao moissanit; međutim, od kraja 19. stoljeća masovno se proizvodi u obliku praha i kristala.

Crni silicijev karbid (SiC) često se koristi u abrazivima zbog svojih tvrdih i otpornih na habanje svojstava. Nadalje, SiC se također može naći kao dio refraktivnih obloga, grijača/grijaćih elemenata, reznog alata te poluvodičkih podloga koje se koriste s LED diodama i snagovodnim uređajima.

Nitridno vezani silicijev karbid (NB SiC) proizvodi se procesom nazvanim nitridacija, pri kojem se sirovi SiC zrnci zagrijavaju i miješaju s spojevima koji sadrže dušik kako bi se formirao gust i mehanički čvrst kompozitni materijal. Nadalje, ovaj oblik silicijevog karbida ima izvrsnu otpornost na toplinski šok, što mu omogućuje da izdrži nagle promjene temperature bez pucanja ili raspadanja tijekom vremena.

Snaga

Silikon-karbid je jedan od najčvršćih neoksidnih keramičkih materijala, s iznimno visokom Knoopovom tvrdoćom između dijamanta i kubičnog bor-nitrida, što mu osigurava dugotrajnu otpornost na habanje i čvrstoću potrebnu za izdržavanje ekstremnih temperatura i naprezanja.

Crni SiC prah široko se koristi u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji za brušenje, poliranje i lakovanje metalnih i keramičkih dijelova na precizne dimenzije s glatkim završnim obradama. Zbog veće čvrstoće od dijamanta, ovaj abraziv često se bira umjesto konkurenta.

Reaction Bonded silicijev karbid (RB SiC) proizvodi se ubrizgavanjem rastopljenog silicija u porozni ugljični materijal oblikovan u željeni oblik dijela, čime se dobiva strukturna keramika visokih performansi, otporna na kemikalije i s niskim koeficijentom toplinske ekspanzije. RB SiC se može naći u pumpama i mehaničkim brtvama, ležajevima i većim komponentama podložnim habanju.

Otpornost

Karbid silicija jedna je od tri najtvrđe tvari na Zemlji, odmah iza dijamanta i borovog karbida. Zbog te nevjerojatne tvrdoće karbid silicija može izdržati i ekstremni tlak i mehaničko naprezanje, što ga čini pogodnim za zrakoplovne komponente, automobilsku industriju i rezna alata.

Keramika visokih performansi iznimno je otporna na koroziju i habanje te može podnijeti nagle promjene temperature bez pucanja ili deformacije. Nadalje, može se obrađivati u funkcionalnu keramiku, napredne refrakterne materijale pa čak i abrazive za upotrebu.

Crni silicijev karbidni prah (SiCp) je ključan alat u brušenju, laštenju i poliranju metala, keramike i stakla za precizne dimenzije i glatke površine. Osim što se koristi kao abrazivni materijal, SiC može služiti i kao antioksidans u proizvodnji čelika i lijevarni, kao i kao materijal otporan na visoke temperature u lijevarni. Ostale vrste SiC-a uključuju silicijev karbid vezan nitridom (NB SiC) i sinterirani silicijev karbid vezan reakcijom nitridom (SRBSN); ti se procesi dobivaju zagrijavanjem u peći s otporom.

Otpornost na toplinu

Silikon-karbid je idealan materijal za primjene koje zahtijevaju iznimnu izdržljivost i tvrdoću, poput automobilskih kočnica ili keramičkih ploča u balističkim prslucima. Osim toga, ovaj materijal ima izvrsna svojstva kemijske otpornosti i može izdržati visoke temperature bez taljenja.

Moissanit je jedan od najtvrđih sintetičkih materijala, s tvrdoćom po Mohsu od 9, usporedivom s dijamantom. Iako u prirodi postoji kao rijedak mineral moissanit, procesi masovne proizvodnje koriste prah silicija i ugljika putem sinteriranja za masovnu proizvodnju ove tvrde sintetičke tvari.

Čvrstoća karbida silicija povećava se kaljenjem zbog vodikovih veza na nepolarnim površinama, a koristan je kao deoksidator u proizvodnji čelika jer potiče karburaciju i povećava stope oporavka legiranih elemenata. Zbog svoje toplinske stabilnosti i kemijske inertnosti, komponente od karbida silicija za opremu za obradu poluvodičkih pločica jamče pouzdane performanse čak i u uvjetima visokih temperatura.

Provodljivost

Prašci silicijevog karbida nude idealnu kombinaciju tvrdoće i provodljivosti kada se koriste kao abraziv ili u keramičkim komponentama otpornim na habanje, kao i pri spajanju sinteriranjem za izradu industrijskih keramičkih proizvoda visokih performansi.

Keramika od silicijevog karbida danas je postala jedan od najtraženijih keramičkih materijala zbog svojih izvanrednih svojstava, koja se kreću od iznimne čvrstoće i otpornosti na koroziju do toplinske stabilnosti i tolerancije na visoke temperature – kvalitete koje su je učinile jednim od glavnih izbora za potrošačke automobilske kočione pločice i ploče za pancir. Silicijev karbid pruža i čvrstoću i toplinsku izdržljivost.