Szilícium-karbid porok forradalmasítják a kerámia szilárdságát

A szilíciumkarbid (SiC) egy inert, kemény kerámiaanyag, amely kiemelkedő fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Keménysége miatt tűzálló és csiszolóanyagokban, valamint magas hőmérsékletű alkalmazásokban használják, ahol a hőstabilitás és a kopásállóság a legfontosabb.

A SiC-nél csak a gyémánt és a bórkarbid keményebb. Nagy tisztaság esetén a SiC színtelennek tűnhet, ellenkező esetben a Lely-módszerrel előállított SiC fekete színt vehet fel.

Keménység

A szilíciumkarbid - közismertebb nevén karborundum - egy rendkívül kemény, szilíciumból és szénből álló kémiai vegyület, amely a természetben csak alkalmanként, moissanit formájában fordul elő; a 19. század vége óta azonban tömeggyártásban is előfordult por és kristály formájában.

A fekete szilíciumkarbidot (SiC) kemény és kopásálló tulajdonságai miatt gyakran használják csiszolóanyagokban. A SiC emellett tűzálló bélések, fűtőtestek/fűtőelemek/vágószerszámok/és a LED-eknél és az elektromos eszközöknél használt félvezető szubsztrátumok részeként is megtalálható.

A nitridkötésű szilíciumkarbidot (NB SiC) egy nitridálásnak nevezett eljárással állítják elő, amelynek során a nyers SiC szemcséket nitrogéntartalmú vegyületekkel keverve melegítik fel, hogy sűrű és mechanikailag erős kompozit anyagot alkossanak. A szilíciumkarbid ezen formája továbbá kiváló hőállósággal rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy idővel repedés vagy szétesés nélkül ellenálljon a gyors hőmérséklet-változásoknak.

Erősség

A szilíciumkarbid az egyik legerősebb nem oxidkerámia anyag, amely a gyémánt és a köbös bór-nitrid közötti kivételesen kemény Knoop-keménységgel büszkélkedhet a hosszú távú kopás- és szakadásállóság, valamint a szélsőséges hőmérsékleteknek és igénybevételeknek való ellenállás érdekében.

A fekete SiC port széles körben használják az autóiparban és a repülőgépiparban fém és kerámia alkatrészek csiszolására, polírozására és simára csiszolására, hogy pontos méretekkel és sima felületekkel rendelkezzenek. A gyémántnál nagyobb szilárdsága miatt ezt a csiszolóanyagot gyakran választják riválisával szemben.

A reakciókötésű szilíciumkarbidot (RB SiC) úgy állítják elő, hogy olvasztott szilíciumot fecskendeznek a kívánt alkatrészformára alakított porózus szénanyagba, így egy nagy teljesítményű, vegyszerálló szerkezeti kerámia keletkezik, alacsony hőtágulási együtthatóval. Az RB SiC megtalálható szivattyúkban és mechanikus tömítésekben, csapágyakban és nagyobb kopó alkatrészekben.

Szívósság

A szilíciumkarbid a Föld három legkeményebb anyagának egyike, a gyémánt és a bórkarbid után a második. Ennek a hihetetlen keménységnek köszönhetően a szilíciumkarbid ellenáll a szélsőséges nyomásnak és mechanikai igénybevételnek is, így alkalmas repülőgépipari alkatrészek, autóipari alkalmazások és vágószerszámok készítésére.

A nagy teljesítményű kerámia rendkívül ellenálló a korrózióval és a kopással szemben, és repedés vagy deformáció nélkül ellenáll a gyors hőmérséklet-változásoknak. Ezenkívül funkcionális kerámiákká, fejlett tűzálló anyagokká és akár csiszolóanyagokká is feldolgozható.

A fekete szilíciumkarbid por (SiCp) alapvető eszköz a fémek, kerámiák és üvegek élezésében, simításában és polírozásában a precíz méretek és sima felületek érdekében. Amellett, hogy csiszolóanyagként használják, a SiC az acélgyártásban és az öntödékben antioxidálószerként, valamint az öntödékben magas hőmérsékletnek ellenálló anyagként is szolgálhat. A SiC egyéb fajtái közé tartozik a nitridkötésű szilíciumkarbid (NB SiC) és a szinterezett reakciókötésű szilíciumkarbid-nitrid (SRBSN); ezek az eljárások SRBSN-t ellenálláskemencében történő hevítéssel állítanak elő.

Hőállóság

A szilícium-karbid ideális anyag olyan alkalmazásokhoz, amelyek rendkívüli tartósságot és keménységet igényelnek, mint például az autófékek vagy a golyóálló mellényekben található kerámialemezek. Ezen túlmenően ez az anyag kiváló vegyszerállósági tulajdonságokkal rendelkezik, és még a magas hőmérsékleteket is képes elviselni anélkül, hogy megolvadna.

A moissanit az egyik legkeményebb szintetikus anyag, a Mohs-féle 9-es keménységi besorolással büszkélkedhet, ami a gyémánthoz hasonló. Míg a természetben a ritka ásványi moissanit formájában létezik, a tömeggyártási eljárások során porított szilícium- és szénporokat használnak szinterelési eljárásokon keresztül ennek a kemény szintetikus anyagnak a tömeggyártásához.

A szilíciumkarbid szilárdsága a nem poláros felületek hidrogénkötése miatt izzítással növekszik, és hasznos dezoxidálószerként az acélgyártásban, mivel elősegíti a karburációt és növeli az ötvözetelemek visszanyerési arányát. Hőstabilitása és kémiai inertitása miatt a félvezető ostyafeldolgozó berendezések szilíciumkarbid alkatrészei még magas hőmérsékletű környezetben is megbízható teljesítményt garantálnak.

Vezetőképesség

A szilícium-karbid porok a keménység és a vezetőképesség ideális kombinációját kínálják, amikor csiszolóanyagként vagy kopásálló kerámiaelemekben használják, valamint szinterezéssel kötődnek össze nagy teljesítményű ipari kerámiatermékek létrehozásához.

A szilícium-karbid kerámia napjaink egyik legkeresettebb kerámiaanyagává vált figyelemre méltó tulajdonságai miatt, amelyek a rendkívüli tartósságtól és korrózióállóságtól a hőstabilitásig és hőtűrésig terjednek - ezek a tulajdonságok tették a szilícium-karbidot a fogyasztói gépjárművek fékbetéteinek és a golyóálló mellénylemezeknek egyik elsődleges választékává. A szilícium-karbid szilárdságot és hőállóságot egyaránt biztosít.