Proszki z węglika krzemu rewolucjonizujące wysokotemperaturowe procesy produkcyjne

Materiały ścierne z węglika krzemu (SiC) występują w wielu rozmiarach ziarna i są często spotykane zarówno w spoiwach, jak i powlekanych materiałach ściernych. Podczas gdy SiC można znaleźć naturalnie w klejnotach moissanitowych, większość produkcji SiC wykorzystuje do produkcji proces Acheson lub technologię chemicznego osadzania z fazy gazowej.

Ogniotrwałość, wysoka przewodność cieplna i odporność na korozję sprawiają, że jest to idealny materiał na wykładziny pieców, tygle i inne elementy do produkcji stali.

Ulepszone metody syntezy

Węglik krzemu jest powszechnie znany ze swojej doskonałej twardości (ustępuje tylko diamentowi i sześciennemu azotkowi boru), wysokiej wytrzymałości, stabilności chemicznej i odporności na temperaturę - cechy, które sprawiają, że jest to materiał do zastosowań ceramicznych i ogniotrwałych. Co więcej, węglik krzemu znajduje również szerokie zastosowanie w wysokowydajnych urządzeniach elektronicznych - w szczególności w półprzewodnikach mocy, półprzewodnikowych tranzystorach polowych z tlenkami metali (MOSFET) i tranzystorach bipolarnych z izolowaną bramką (IGBT).

Producenci wytwarzają węglik krzemu poprzez podgrzewanie mieszaniny piasku kwarcowego i koksu w ekstremalnie wysokich temperaturach, aż ich reakcja chemiczna, znana jako synteza SiC, wytworzy skrystalizowane formy znane jako zielony lub czarny SiC w zależności od poziomu czystości. Po wyprodukowaniu SiC może być dalej rafinowany do rozmiarów cząstek dostosowanych do konkretnych zastosowań za pomocą różnych metod syntezy, takich jak schemat Achesona, redukcja węglowo-termiczna i rozkład termiczny ciekłego polimeru - każdy z nich wykorzystuje energochłonne procesy ogrzewania, które muszą osiągnąć temperaturę reakcji, aby utworzyć skrystalizowane kryształy SiC, zanim konieczne będzie mycie kwasem i suszenie, zanim produkcja może się zakończyć, a następnie wytworzyć ostateczną formę.

Automatyzacja

Produkcja węglika krzemu rozpoczyna się od zmieszania ze sobą sproszkowanego koksu i kwarcu, a następnie doprowadzenia energii elektrycznej przez grafitowy rdzeń w celu podgrzania go aż do uzyskania rafinowanego węglika krzemu (SiC) - proces ten znany jest jako proces Achesona.

Po przygotowaniu surowców można zastosować różne techniki w celu przekształcenia proszku w saggary. Po uformowaniu, saggary te poddawane są kolejnym etapom przetwarzania, takim jak obróbka mechaniczna i powlekanie powierzchni, które zapewniają ich trwałość i odporność na korozję chemiczną w wyższych temperaturach.

Czarny węglik krzemu w proszku jest coraz bardziej popularnym materiałem do wytwarzania produktów ściernych, takich jak ściernice i narzędzia tnące, dzięki swojej wyjątkowej twardości i doskonałej przewodności cieplnej. Ponadto materiał ten można znaleźć w procesach produkcji półprzewodników i diod w przemyśle elektronicznym, a jego odporność na wysokie temperatury sprawia, że nadaje się do produkcji materiałów ogniotrwałych stosowanych w piecach, tyglach w budownictwie lub przemyśle metalurgicznym.

Przetwarzanie w wyższych temperaturach

Sproszkowany węglik krzemu oferuje doskonałe właściwości mechaniczne, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wysokotemperaturowych. Jego twardość i odporność na zużycie sprawiają, że jest on wysoce odporny na zużycie, a jego stabilność termiczna, odporność chemiczna i przewodność elektryczna również sprawiają, że jest on bardzo poszukiwany.

Produkcja tego materiału polega na podgrzewaniu mieszaniny krzemionki i koksu w bardzo wysokich temperaturach w specjalnym piecu, co powoduje, że w wyniku ich reakcji powstają duże kryształy węglika krzemu.

Po uformowaniu węglik krzemu musi zostać umyty w celu usunięcia zanieczyszczeń, a następnie wysuszony przy użyciu różnych technik, takich jak suszenie gorącym powietrzem, suszenie próżniowe lub mikrofalowe.

Po wysuszeniu węglik krzemu jest kruszony, sortowany, ponownie mielony i przetwarzany pod kątem konkretnych zastosowań. Efektem końcowym jest wlewek, który można następnie ukształtować zgodnie z indywidualnymi specyfikacjami - producenci wykorzystują ten wlewek na przykład do tworzenia dysz palników - integralnego elementu zapewniającego maksymalną wydajność rozpylania paliwa.

Zrównoważony rozwój

Proszek węglika krzemu wyróżnia się w wymagających środowiskach produkcyjnych swoimi imponującymi właściwościami, takimi jak niesamowita twardość, doskonała przewodność cieplna i odporność na korozję. W związku z tym materiał ten jest od dawna wykorzystywany w produkcji materiałów ściernych i elektroniki, w tym do cięcia i polerowania metali lub płytek ceramicznych.

Ze względu na swoją niezwykłą wytrzymałość i ostrość, diament jest powszechnie stosowany w przemyśle materiałów ściernych do produkcji ściernic i tarcz tnących. Producenci elektroniki również w dużym stopniu na nim polegają ze względu na jego doskonałe właściwości przewodnictwa cieplnego, a także odporność na zużycie.

Produkcja węglika krzemu może odbywać się w sposób przyjazny dla środowiska, z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii i systemów odzyskiwania odpadów w celu zminimalizowania emisji gazów cieplarnianych. Stosując takie praktyki, producenci mogą zmniejszyć zużycie energii przy jednoczesnym obniżeniu kosztów operacyjnych - co jest szczególnie istotne w dzisiejszym klimacie rosnących kosztów energii.