Prašci od silicijevog karbida revolucioniraju procese proizvodnje pri visokim temperaturama

Abrasivi od silicijevog karbida (SiC) dolaze u različitim granulacijama i često se nalaze i u vezanim i u obloženim abrazivima. Iako se SiC može prirodno naći u moissanitnim draguljima, većina proizvodnje SiC-a koristi ili Achesonov proces ili tehnologiju kemijske depozicije pare.

Vatrostalnost, visoka toplinska provodljivost i otpornost na koroziju čine ga savršenim materijalom za obloge peći, krčage i druge komponente za proizvodnju čelika.

Poboljšane metode sinteze

Karbid silicija široko je poznat po svojoj vrhunskoj tvrdoći (drugi odmah nakon dijamanta i kubnog bor-nitrida), visokoj čvrstoći, kemijskoj stabilnosti i otpornosti na visoke temperature – svojstvima koja ga čine materijalom izbora za proizvodnju keramike i vatrostalnih materijala. Štoviše, karbid silicija također se široko primjenjuje u visokoučinkovitim elektroničkim uređajima – posebice u moćnim poluvodičima, poluvodičkim tranzistorima s efektom polja na metalnim oksidima (MOSFET) i bipolarnim tranzistorima s izoliranom vratnom strukturom (IGBT).

Proizvođači proizvode silicijev karbid zagrijavanjem mješavine silicijskog pijeska i koksa na izuzetno visokim temperaturama dok njihova kemijska reakcija, poznata kao sinteza SiC-a, ne stvori kristalizirane oblike poznate kao zeleni ili crni SiC, ovisno o razini čistoće. Nakon proizvodnje, SiC se može dodatno rafinirati u čestice prilagođene veličine za specifične primjene različitim metodama sinteze poput Achesonove sheme, karbonsko-termičke redukcije i termičke razgradnje tekućeg polimera – svaka od tih metoda koristi energetski intenzivne procese grijanja koji moraju doseći temperaturu reakcije kako bi se formirali kristalizirani SiC kristali, prije nego što je potrebno kiselo pranje i sušenje prije nego što se proizvodnja može dovršiti i dobiti konačni oblik.

Automatizacija

Proizvodnja silicijevog karbida započinje miješanjem praškastog koksa i kvarcnog pijeska, nakon čega se kroz grafitno jezgro provodi električna struja kako bi se zagrijao dok ne nastane pročišćeni silicijev karbid (SiC) – taj se proces naziva Achesonov proces.

Kad se sirovine pripreme, mogu se koristiti različite tehnike za pretvaranje praha u saggare. Nakon oblikovanja, ti saggare prolaze kroz postupke naknadne obrade, poput mehaničke obrade i premazivanja površine, koji osiguravaju njihovu trajnost i otpornost na kemijsku koroziju pri višim temperaturama.

Crni silicij-karbidni prah sve je popularniji materijal za proizvodnju abrazivnih proizvoda poput brusnih kotača i reznog alata, zahvaljujući iznimnoj tvrdoći i vrhunskoj toplinskoj provodljivosti. Osim toga, ovaj se materijal može naći u proizvodnim procesima elektroničke industrije za poluvodiče i diode, a njegova otpornost na visoke temperature čini ga pogodnim za izradu vatrostalnih materijala koji se koriste u pećima, pećnicama i kotlovima u građevinarstvu ili metalurgiji.

Obrada na višoj temperaturi

Prašak silicijevog karbida nudi izvrsna mehanička svojstva koja ga čine pogodnim za primjene na visokim temperaturama. Njegova tvrdoća i otpornost na habanje čine ga iznimno otpornim na trošenje, dok ga termička stabilnost, kemijska otpornost i električna provodnost čine vrlo traženim.

Proizvodnja ovog materijala uključuje zagrijavanje mješavine silice i koksa na vrlo visokim temperaturama u posebnoj peći, što uzrokuje njihove reakcije i stvaranje velikih kristala karbida silicija.

Nakon što se formira karbid silicija, mora se oprati kako bi se uklonile nečistoće prije sušenja raznim tehnikama poput sušenja toplim zrakom, vakuumskog ili mikrovalnog sušenja.

Nakon sušenja, karbid silicija se drobi, sortira, ponovno melje i obrađuje za specifične primjene. Konačni rezultat je ingot koji se potom može oblikovati prema pojedinačnim specifikacijama – proizvođači, na primjer, koriste taj ingot za izradu mlaznica gorionika – neizostavne komponente za postizanje maksimalne učinkovitosti atomizacije goriva.

Održivost

Prašak silicijevog karbida ističe se u zahtjevnim proizvodnim okruženjima svojim impresivnim svojstvima, poput nevjerojatne tvrdoće, izvrsne toplinske provodljivosti i otpornosti na koroziju. Stoga se ovaj materijal odavno koristi u proizvodnji abraziva i elektronike, uključujući rezanje i poliranje metala ili keramičkih pločica.

Zbog svoje izvanredne čvrstoće i oštrine dijamant se često koristi u industriji abraziva za izradu brusnih kotača i reznog diska. Proizvođači elektroničke opreme također se uvelike oslanjaju na njega zbog njegovih izvrsnih svojstava toplinske provodljivosti, kao i otpornosti na habanje.

Proizvodnja silicijevog karbida može se provoditi na ekološki odgovoran način, koristeći obnovljive izvore energije i sustave za oporavak otpada kako bi se smanjile emisije stakleničkih plinova. Primjenom takvih praksi proizvođači mogu smanjiti potrošnju energije uz istovremeno smanjenje operativnih troškova – što je osobito relevantno u današnjem okruženju rastućih cijena energije.