Kísilkarbíðduft sem byltir styrk keramíks

Kísilkarbíð (SiC) er óvirkt, hart keramískt efni með framúrskarandi eðliseiginleika. Það er notað í hitaþolnum efnum og slípiefnum vegna hörku sinnar, sem og í háhitaforritum þar sem varmastöðugleiki og slitþol skipta sköpum.

Aðeins demantur og bórkaríð eru harðari en SiC. Þegar SiC er af mikilli hreinni getur það verið litlaust; annars getur það verið svart þegar það er framleitt með Lely-aðferðinni.

Harðleiki

Kísilkarbid — oftar nefnt karborundum — er einstaklega harð efnasamband úr kísli og kolefni sem finnst í náttúrunni aðeins sjaldan sem moissanít; þó hefur síðan seint á 19. öld verið framleitt í stórum stíl bæði sem duft og kristallar.

Svart kísilkarbíð (SiC) er oft notað í slípiefnum vegna harðleika og slitþols. Enn fremur má einnig finna SiC sem hluta af hitaþolnum klæðningum, ofnum/hitunareiningum/skurðarverkfærum og sem undirlag fyrir hálfleiðara sem notað er með LED-ljósdíóðum og aflstjórunartækjum.

Nitríðbundið kísilkarbíð (NB SiC) er framleitt með ferli sem kallast nítrering, þar sem hráar kísilkarbíðkornar eru hitaðir og blandaðir vetnisríku efnum til að mynda þétt og vélrænt sterkt samsett efni. Enn fremur hefur þetta form kísilkarbíðs framúrskarandi viðnám gegn varmaskokki, sem gerir því kleift að þola skyndilegar hitabreytingar án þess að sprengjast eða molna með tímanum.

Styrkur

Kísilkísil er eitt af sterkustu óoxíð-keramikefnum, með einstaklega háa Knoop-hörðunarmælingu á milli demants og kubísks bórnítríðs, sem tryggir langvarandi slitþol og styrk til að þola öfgakenndar hitastig og álag.

Svart SiC-duft er víða notað í bifreiða- og geimferðaiðnaði til að mala, slípa og sléttapússa málm- og keramíkhluti í nákvæmar víddir með sléttum yfirborðum. Vegna þess að það er sterkara en demantur er þetta slípiefni oft valið fram yfir keppinaut sinn.

Reaction Bonded kísilkarbíð (RB SiC) er framleitt með því að sprauta bráðnu kísli inn í porósa kolefnisefni sem er mótað í lögun þeirrar hlutar sem óskað er eftir, og myndar þannig hágæða, efnaþolna burðar-keramík með lágu hitastækkunartali. RB SiC er að finna í dælum og vélrænum þéttingum, legum og stærri slituhlutum.

Hörkuleiki

Kísilkarbíð er eitt af þremur hörðustu efnum á jörðinni, næst á eftir demanti og bórkarbíði. Vegna þessarar ótrúlegu hörku þolir kísilkarbíð bæði mikinn þrýsting og vélræna spennu, sem gerir það hentugt fyrir geim- og flugiðnað, bifreiðaframleiðslu og skurðarverkfæri.

Hágæða keramík er mjög ónæmt fyrir tæringu og sliti og þolir hraðar hitabreytingar án þess að sprunga eða afmyndast. Enn fremur er hægt að vinna úr því hagnýta keramík, háþróuð hitaþolin efni og jafnvel slípiefni til notkunar.

Svart kísilkarbíðduft (SiCp) er ómissandi tæki við slípun, sléttun og pússun málma, keramíks og gler fyrir nákvæmar víddir og sléttar yfirborð. Auk þess að vera notað sem slípiefni getur SiC einnig þjónað sem oxunarhemjandi efni við stálsmíði og í steypustöðvum, sem og sem efni sem þolir háan hita í steypustöðvum. Aðrar gerðir af SiC eru kísilkarbíð bundið með nítríði (NB SiC) og kísilkarbíð bundið með viðbragðsbindingunni (sintered reaction-bonded silicon carbide nitride, SRBSN); þessar aðferðir framleiða SRBSN með hitun í viðnámsofni.

Hitaþol

Kísilkarbíð er kjörinn efnisval fyrir notkun sem krefst ákaflegs þols og hörku, svo sem bílahemlana eða keramikplötur í skotvörnum. Ennfremur hefur þetta efni framúrskarandi efnaþol og þolir jafnvel háan hita án þess að bráðna.

Moissanít er eitt af hörðustu gerviefnum, með Mohs-hörku 9, sem er sambærileg við demantur. Þó að það finnist náttúrulega sem sjaldgæfur steinn, moissanít, er það í stórfelldri framleiðslu framleitt með því að nota sílikon- og kolefnisduft í sínterunarferli til að framleiða þetta harða gerviefni.

Styrkur kísilkarbíðs eykst við afturhitun vegna vetnisbindinga á ópólískum yfirborðum og hann er gagnlegur sem afoxunarefni við stálsmíði þar sem hann stuðlar að kolefnisinnleiðslu og eykur endurheimtahlutfall blönduefna. Vegna hitaþols og efnafræðilegs óvirkni tryggja kísilkarbíðhlutar í búnaði til vinnslu hálfleiðarflísa áreiðanlega frammistöðu jafnvel við háhita.

Leiðni

Kísilkarbíðduft býður upp á kjörlega samsetningu hörku og rafleiðni þegar það er notað sem slípiefni eða í slitþolnum keramikhlutum, sem og til að tengja efni saman með sínteringu við framleiðslu hágæða iðnaðar-keramikvara.

Kísilkarbíðkeramík hefur orðið eitt eftirsóttasta keramikefnið í dag vegna framúrskarandi eiginleika sinna, sem spanna frá ákafri endingu og tæringarþoli til varmastöðugleika og hitaþols – eiginleikar sem hafa gert það að einni af helstu valkostum fyrir neytendabílahemlapúða og skotvarnarvestaplötur. Kísilkarbíð veitir bæði styrk og varmastöðugleika.