Praški iz silicijevega karbida, ki revolucionarno spreminjajo visokotemperaturne proizvodne procese

Abrazivi iz silicijevega karbida (SiC) so na voljo v različnih zrnatostih in jih pogosto najdemo v vezanih in prevlečenih abrazivih. Medtem ko je SiC naravno prisoten v mozaičnih draguljih, se pri proizvodnji SiC večinoma uporablja Achesonov postopek ali tehnologija kemičnega nanašanja iz hlapov.

Zaradi lomljivosti, visoke toplotne prevodnosti in odpornosti proti koroziji je odličen material za obloge peči, lonce in druge sestavne dele v jeklarstvu.

Izboljšane metode sinteze

Silicijev karbid je splošno znan po svoji izjemni trdoti (druga za diamantom in kubičnim borovim nitridom), visoki trdnosti, kemijski stabilnosti in temperaturni odpornosti - lastnosti, zaradi katerih je najprimernejši material za proizvodnjo keramike in ognjevzdržnih materialov. Poleg tega se silicijev karbid pogosto uporablja tudi v visoko zmogljivih elektronskih napravah, zlasti v močnostnih polprevodnikih, polprevodniških tranzistorjih s polnim učinkom iz kovinskih oksidov (MOSFET) in bipolarnih tranzistorjih z izoliranimi vrati (IGBT).

Proizvajalci proizvajajo silicijev karbid s segrevanjem mešanice kremenčevega peska in koksa pri izjemno visokih temperaturah, dokler v kemični reakciji, znani kot sinteza SiC, ne nastanejo kristalizirane oblike, znane kot zeleni ali črni SiC, odvisno od stopnje čistosti. Ko je SiC enkrat proizveden, ga je mogoče nadalje rafinirati v velikosti delcev, prilagojenih za posebne aplikacije, z različnimi metodami sinteze, kot so Achesonova shema, ogljikovo-termična redukcija in termična razgradnja tekočih polimerov - pri vsaki se uporabljajo energetsko intenzivni postopki segrevanja, ki morajo doseči reakcijske temperature, da nastanejo kristalizirani kristali SiC, preden se proizvodnja lahko zaključi in nato proizvede svojo končno obliko, sta potrebna pranje s kislino in sušenje.

Avtomatizacija

Proizvodnja silicijevega karbida se začne z mešanjem koksa in kremena v prahu, nato pa se skozi grafitno jedro z električno energijo segreva, dokler ne nastane prečiščeni silicijev karbid (SiC) - ta postopek je znan kot Achesonov postopek.

Ko so surovine pripravljene, lahko z različnimi tehnikami iz prahu naredimo saggarje. Ko so ti saggarji oblikovani, so podvrženi nadaljnjim postopkom obdelave, kot sta mehanska obdelava in površinski premaz, ki zagotavljata njihovo trajnost in odpornost proti kemični koroziji pri višjih temperaturah.

Črni silicijev karbid v prahu je zaradi svoje izjemne trdote in odlične toplotne prevodnosti vedno bolj priljubljen material za izdelavo abrazivnih izdelkov, kot so brusilna kolesa in rezalna orodja. Poleg tega ta material najdemo v proizvodnih procesih elektronske industrije za polprevodnike in diode, zaradi visoke temperaturne odpornosti pa je primeren tudi za izdelavo ognjevzdržnih materialov, ki se uporabljajo v pečeh, kuriščih in loncih v gradbeništvu ali metalurgiji.

Obdelava pri višjih temperaturah

Silicijev karbid v prahu ima odlične mehanske lastnosti, zaradi katerih je primeren za uporabo pri visokih temperaturah. Zaradi svoje trdote in odpornosti proti obrabi je zelo odporen proti obrabi, zaradi toplotne stabilnosti, kemične odpornosti in električne prevodnosti pa je tudi zelo iskan.

Proizvodnja tega materiala vključuje segrevanje mešanice silicijevega dioksida in koksa pri zelo visokih temperaturah v posebni peči, pri čemer se pri reakcijah tvorijo veliki kristali silicijevega karbida.

Ko je silicijev karbid oblikovan, ga je treba oprati, da se odstranijo nečistoče, nato pa posušiti z različnimi tehnikami, kot so sušenje z vročim zrakom, vakuumsko ali mikrovalovno sušenje.

Po sušenju se silicijev karbid zdrobi, sortira, še enkrat zmelje in predela za posebne namene. Končni rezultat je ingot, ki ga je mogoče oblikovati v skladu s posameznimi specifikacijami - proizvajalci ga uporabljajo na primer za izdelavo šob gorilnikov, ki so sestavni del pri zagotavljanju največje učinkovitosti razprševanja goriva.

Trajnostni razvoj

Silicijev karbid v prahu se v zahtevnih proizvodnih okoljih odlikuje s svojimi impresivnimi lastnostmi, kot so neverjetna trdota, odlična toplotna prevodnost in odpornost proti koroziji. Zato se ta material že dolgo uporablja v proizvodnji abrazivov in elektronike, vključno z rezanjem in poliranjem kovin ali keramičnih ploščic.

Zaradi izjemne žilavosti in ostrine se diamant pogosto uporablja v industriji abrazivov za izdelavo brusilnih kolutov in rezalnih plošč. Proizvajalci elektronike se nanj močno zanašajo tudi zaradi njegove odlične toplotne prevodnosti in odpornosti proti obrabi.

Proizvodnja silicijevega karbida lahko poteka na okoljsko odgovoren način z uporabo obnovljivih virov energije in sistemov za predelavo odpadkov, ki zmanjšujejo emisije toplogrednih plinov. S takšnimi praksami lahko proizvajalci zmanjšajo porabo energije in hkrati zmanjšajo stroške poslovanja, kar je v današnjih razmerah naraščajočih stroškov energije še posebej pomembno.