Serbuk Karbida Silikon Merevolusikan Kekuatan Seramik

Silicon Carbide (SiC) adalah bahan seramik inert dan keras dengan sifat fizikal yang luar biasa. Ia digunakan dalam bahan penahan haba dan bahan penggosokan kerana kekerasannya, serta dalam aplikasi suhu tinggi di mana kestabilan terma dan ketahanan haus adalah sangat penting.

Hanya intan dan karbonida boron lebih keras daripada SiC. Apabila berkepekaan tinggi, SiC boleh kelihatan tidak berwarna; jika tidak, ia mungkin berwarna hitam apabila dihasilkan melalui kaedah Lely.

Kekerasan

Karborundum silikon — lebih biasa dirujuk sebagai karborundum — adalah sebatian kimia yang amat keras yang terdiri daripada silikon dan karbon, yang hanya kadang-kadang wujud secara semula jadi sebagai moissanite; bagaimanapun, sejak akhir abad ke-19, pengeluaran besar-besaran telah dijalankan dalam bentuk serbuk dan kristal.

Karbid silikon hitam (SiC) sering digunakan dalam bahan penggosokan kerana sifatnya yang keras dan tahan haus. Selain itu, SiC juga boleh ditemui sebagai sebahagian daripada lapisan pelindung tahan api, pemanas/elemen pemanas/alat pemotong/dan substrat semikonduktor yang digunakan dengan LED dan peranti kuasa.

Karbid silikon yang disambung dengan nitrida (NB SiC) dihasilkan melalui proses yang dipanggil nitridasi, di mana bijirin SiC mentah dipanaskan dan dicampur dengan sebatian yang mengandungi nitrogen untuk membentuk bahan komposit yang padat dan kuat secara mekanikal. Selain itu, bentuk karbid silikon ini mempunyai ketahanan kejutan terma yang sangat baik, membolehkannya menahan perubahan suhu secara tiba-tiba tanpa retak atau hancur dari masa ke masa.

Kekuatan

Karbid silikon adalah salah satu bahan seramik bukan oksida terkuat, dengan gred kekerasan Knoop yang amat tinggi antara intan dan nitrida boron kubik, memberikan ketahanan jangka panjang terhadap keausan serta kekuatan untuk menahan suhu dan tegasan melampau.

Serbuk SiC hitam digunakan secara meluas oleh industri automotif dan aeroangkasa untuk mengisar, memoles dan melapisi bahagian logam dan seramik kepada dimensi tepat dengan kemasan licin. Disebabkan kekuatannya yang lebih tinggi berbanding intan, bahan abrasif ini sering dipilih berbanding pesaingnya.

Karbon silikon terikat reaksi (RB SiC) dihasilkan dengan menyuntik silikon cair ke dalam bahan karbon berliang yang dibentuk mengikut bentuk bahagian yang diingini, menghasilkan seramik struktur berprestasi tinggi yang tahan kimia dengan pekali pengembangan terma yang rendah. RB SiC boleh ditemui dalam pam dan meterai mekanikal, galas dan komponen haus yang lebih besar.

Keteguhan

Karbid silikon adalah salah satu daripada tiga bahan paling keras di Bumi, hanya kedua selepas intan dan karbid boron. Disebabkan kekerasan yang luar biasa ini, karbid silikon boleh menahan tekanan melampau dan tegasan mekanikal, menjadikannya sesuai untuk komponen aeroangkasa, aplikasi automotif dan alat pemotong.

Seramik berprestasi tinggi sangat tahan terhadap kakisan dan keausan, serta mampu menahan perubahan suhu yang pantas tanpa retak atau cacat bentuk. Selain itu, ia boleh diproses menjadi seramik fungsional, bahan tahan api canggih dan juga bahan penggosok.

Serbuk silikon karbida hitam (SiCp) adalah alat penting dalam pengasahan, pelapisan dan pengilapan logam, seramik dan kaca untuk dimensi tepat dan permukaan licin. Selain digunakan sebagai bahan penggosok, SiC juga boleh berfungsi sebagai bahan penahan karat dalam pembuatan keluli dan acuan serta sebagai bahan tahan suhu tinggi dalam acuan. Varieti lain SiC termasuk karbonida silikon terikat nitrida (NB SiC) dan karbonida silikon reaksi-terikat sintered nitrida (SRBSN); proses-proses ini menghasilkan SRBSN melalui pemanasan dalam tanur rintang.

Ketahanan haba

Karbid silikon adalah pilihan bahan yang ideal untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan dan kekerasan yang luar biasa, seperti brek kereta atau plat seramik yang terdapat dalam jaket kalis peluru. Selain itu, bahan ini mempunyai sifat rintangan kimia yang sangat baik dan mampu menahan suhu tinggi tanpa cair.

Moissanite adalah salah satu bahan sintetik paling keras, dengan gred kekerasan Mohs 9, setara dengan intan. Walaupun ia wujud secara semula jadi sebagai mineral moissanite yang jarang ditemui, proses pengeluaran besar-besaran menggunakan serbuk silikon dan karbon melalui proses sintering untuk menghasilkan bahan sintetik keras ini secara meluas.

Kekuatan karbida silikon meningkat melalui pemanasan perlahan disebabkan ikatan hidrogen pada permukaan bukan kutub, dan ia berguna sebagai penyahoksida dalam pembuatan keluli dengan menggalakkan penambahan karbon dan meningkatkan kadar pemulihan unsur aloi. Disebabkan kestabilan terma dan ketidakaktifannya secara kimia, komponen karbida silikon bagi peralatan pemprosesan wafer semikonduktor menjamin prestasi yang boleh dipercayai walaupun dalam persekitaran suhu tinggi.

Konduktiviti

Serbuk karbida silikon menawarkan gabungan ideal antara kekerasan dan kekonduksian apabila digunakan sebagai bahan penggosokan atau dalam komponen seramik tahan kakisan, serta diikat bersama melalui sintering untuk menghasilkan produk seramik industri berprestasi tinggi.

Seramik karbida silikon telah menjadi salah satu bahan seramik paling dicari hari ini kerana sifat luar biasanya, yang merangkumi ketahanan melampau dan ketahanan kakisan hingga kestabilan terma dan toleransi haba – kualiti yang telah menjadikannya salah satu pilihan utama untuk pad brek kereta pengguna dan plat jaket kalis peluru. Karbida silikon menyediakan kekuatan dan ketahanan terma.