Proszki z węglika krzemu rewolucjonizujące wytrzymałość ceramiki

Węglik krzemu (SiC) to obojętny, twardy materiał ceramiczny o wyjątkowych właściwościach fizycznych. Używany w materiałach ogniotrwałych i ściernych ze względu na swoją twardość, a także w zastosowaniach wysokotemperaturowych, gdzie stabilność termiczna i odporność na zużycie są najważniejsze.

Tylko diament i węglik boru są twardsze niż SiC. W przypadku wysokiej czystości SiC może wydawać się bezbarwny; w przeciwnym razie może przybrać czarne odcienie, gdy jest wytwarzany metodą Lely.

Twardość

Węglik krzemu - bardziej powszechnie określany jako karborund - to niezwykle twardy związek chemiczny składający się z krzemu i węgla, który w naturze występuje tylko sporadycznie jako moissanit; jednak od końca XIX wieku masowa produkcja występuje zarówno w postaci proszku, jak i kryształu.

Czarny węglik krzemu (SiC) jest często wykorzystywany w materiałach ściernych ze względu na swoją twardość i odporność na zużycie. Co więcej, SiC można również znaleźć jako część wykładzin ogniotrwałych, grzejników / elementów grzejnych / narzędzi tnących / i półprzewodnikowych podłoży stosowanych w diodach LED i urządzeniach zasilających.

Węglik krzemu wiązany azotkiem (NB SiC) jest wytwarzany w procesie zwanym azotowaniem, w którym surowe ziarna SiC są podgrzewane i mieszane ze związkami zawierającymi azot, tworząc gęsty i wytrzymały mechanicznie materiał kompozytowy. Co więcej, ta forma węglika krzemu ma doskonałą odporność na szok termiczny, dzięki czemu może wytrzymać gwałtowne zmiany temperatury bez pękania lub rozpadania się w czasie.

Siła

Węglik krzemu jest jednym z najmocniejszych nietlenkowych materiałów ceramicznych, charakteryzującym się wyjątkową twardością Knoopa, pomiędzy diamentem a sześciennym azotkiem boru, co zapewnia długotrwałą odporność na zużycie i wytrzymałość na ekstremalne temperatury i naprężenia.

Czarny proszek SiC jest szeroko stosowany w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym do szlifowania, polerowania i docierania części metalowych i ceramicznych do precyzyjnych wymiarów i gładkich wykończeń. Ze względu na wyższą wytrzymałość niż diament, ten materiał ścierny jest często wybierany zamiast jego konkurenta.

Wiązany reakcyjnie węglik krzemu (RB SiC) jest wytwarzany poprzez wtryskiwanie stopionego krzemu do porowatego materiału węglowego uformowanego w pożądany kształt części, uzyskując wysokowydajną, odporną chemicznie ceramikę strukturalną o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej. RB SiC można znaleźć w pompach i uszczelnieniach mechanicznych, łożyskach i większych elementach zużywających się.

Wytrzymałość

Węglik krzemu jest jedną z trzech najtwardszych substancji na Ziemi, ustępując jedynie diamentowi i węglikowi boru. Ze względu na tę niesamowitą twardość, węglik krzemu może wytrzymać zarówno ekstremalne ciśnienie, jak i obciążenia mechaniczne, dzięki czemu nadaje się do komponentów lotniczych, zastosowań motoryzacyjnych i narzędzi skrawających.

Wysokowydajna ceramika jest wysoce odporna na korozję i zużycie oraz może wytrzymać gwałtowne zmiany temperatury bez pękania lub deformacji. Co więcej, może być przetwarzana na ceramikę funkcjonalną, zaawansowane materiały ogniotrwałe, a nawet materiały ścierne.

Czarny proszek węglika krzemu (SiCp) jest niezbędnym narzędziem do honowania, docierania i polerowania metalu, ceramiki i szkła w celu uzyskania precyzyjnych wymiarów i gładkich powierzchni. Oprócz zastosowania jako materiał ścierny, SiC może również służyć jako przeciwutleniacz w produkcji stali i odlewniach, a także jako materiał odporny na wysokie temperatury w odlewniach. Inne odmiany SiC obejmują węglik krzemu wiązany azotkiem (NB SiC) i spiekany azotek krzemu wiązany reakcyjnie (SRBSN); procesy te wytwarzają SRBSN poprzez ogrzewanie w piecu oporowym.

Odporność na ciepło

Węglik krzemu jest idealnym materiałem do zastosowań wymagających ekstremalnej wytrzymałości i twardości, takich jak hamulce samochodowe lub płytki ceramiczne stosowane w kamizelkach kuloodpornych. Co więcej, materiał ten charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną, a nawet może wytrzymać wysokie temperatury bez topnienia.

Moissanit jest jednym z najtwardszych materiałów syntetycznych, szczycącym się twardością 9 w skali Mohsa, porównywalną do diamentu. Chociaż występuje naturalnie jako rzadki minerał moissanit, procesy masowej produkcji wykorzystują sproszkowany krzem i proszki węglowe w procesach spiekania do masowej produkcji tej twardej substancji syntetycznej.

Wytrzymałość węglika krzemu wzrasta podczas wyżarzania dzięki wiązaniom wodorowym na powierzchniach niepolarnych i jest przydatny jako odtleniacz w produkcji stali, sprzyjając nawęglaniu i zwiększając szybkość odzyskiwania pierwiastków stopowych. Ze względu na stabilność termiczną i obojętność chemiczną, komponenty z węglika krzemu do urządzeń do przetwarzania płytek półprzewodnikowych gwarantują niezawodne działanie nawet w środowiskach o wysokiej temperaturze.

Przewodność

Proszki węglika krzemu oferują idealne połączenie twardości i przewodności, gdy są stosowane jako materiał ścierny lub w odpornych na ścieranie elementach ceramicznych, a także łączą się ze sobą poprzez spiekanie w celu tworzenia wysokowydajnych przemysłowych produktów ceramicznych.

Ceramika z węglika krzemu stała się obecnie jednym z najbardziej poszukiwanych materiałów ceramicznych ze względu na swoje niezwykłe właściwości, od ekstremalnej trwałości i odporności na korozję po stabilność termiczną i tolerancję na ciepło - cechy, które sprawiły, że jest to jeden z głównych wyborów dla klocków hamulcowych samochodów konsumenckich i kamizelek kuloodpornych. Węglik krzemu zapewnia zarówno wytrzymałość, jak i odporność termiczną.