كربيد السيليكون الأسود

كربيد السيليكون الأسود (يُشار إليه أيضاً باسم الكاربوروندوم) هو مركب بلوري اصطناعي شديد الصلابة من السيليكون والكربون، ويُستخدم كمادة مهمة في ورق الصنفرة وعجلات الطحن وأدوات القطع وكذلك في البطانات الحرارية وعناصر التسخين الكهربائي في الأفران الصناعية.

يُستخدم كربيد السيليكون الأسود أيضًا على نطاق واسع كمادة كاشطة ووسائط تفجير في المكونات الفضائية، والأرضيات غير القابلة للانزلاق وتطبيقات تشطيب الأسطح الدقيقة، والتلبيد التفاعلي لسيراميك كربيد السيليكون.

الصلابة

كربيد السيليكون، الذي يشار إليه بشكل أكثر شيوعًا باسم كربيد السيليكون الأسود أو a-SiC، هو مركب كيميائي صلب ومتين يتكون من ذرات الكربون والسيليكون. يوجد بشكل طبيعي كأحجار كريمة من المويسانيت، وقد بدأ إنتاجه بكميات كبيرة في عام 1893 لاستخدامه كمادة كاشطة ولأغراض صناعية أخرى. مادة متعددة الاستخدامات توفر قوة ومرونة ضد البيئات القاسية.

يشتهر A-SiC بصلابته المذهلة، مما يسمح له بتحمل التآكل في البيئات القاسية دون أن يتشقق أو ينكسر تحت الضغط. وعلاوة على ذلك، تضمن مقاومته للصدمات الحرارية سلامته حتى في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، كما أن خصائصه الميكانيكية الفائقة مثل صلابة الكسر التي تبلغ 6.8 ميجا باسكال م0.5 ومعامل يونج الذي يبلغ 440 جيجا باسكال يعني أنه يمكنه تحمل الضغوط الكبيرة دون تشقق أو كسر.

تمكّن الصلابة الاستثنائية لمسحوق كربيد السيليكون الأسود من استخدامه كمادة كاشطة لطحن وقطع المواد الصلبة والناعمة، بما في ذلك الزجاج والسيراميك والحجر والمواد المقاومة للحرارة والحديد الزهر. وغالبًا ما يتم إضافته كعنصر إلى المواد الكاشطة الصناعية مثل عجلات الطحن وأقراص القطع؛ بالإضافة إلى ذلك يتم استخدامه في صناعات الطيران والسيارات لشحذ المكونات وصقلها وتلميعها لتحقيق أبعاد دقيقة بأسطح ناعمة.

يمكن أن يكون A-SiC مفيدًا أيضًا في التطبيقات المعدنية، حيث يعمل كمزيل للأكسدة في صناعة الصلب وإنتاج رابع كلوريد السيليكون، وهو جزء لا يتجزأ من إنتاج السيليكون عالي النقاء. وعلاوة على ذلك، يلعب A-SiC دورًا أساسيًا في إنتاج منتجات حرارية مثل أثاث الأفران والطوب وكذلك عناصر التسخين الكهربائي وأنظمة كبح السيارات عالية الأداء - بل إنه يخلق أشكالًا خاصة مثل البوتقات لمسابك الحديد! وفي تطبيقات التصنيع الآلي التي تتطلب صلابة ومتانة عالية، فإن كربيد السيليكون الأسود يقف في مكان رائع;

القابلية للتفتيت

كربيد السيليكون الأسود (BSC) هو مادة كاشطة صلبة ذات زوايا صلبة توجد عادةً في العجلات الكاشطة وخزانات الملاط والحراريات والصناعات الخزفية. تنفرد مادة BSC بإمكانية إعادة تدويرها مرارًا وتكرارًا عن طريق التفجير أو الطحن حيث تتفكك تركيبتها تدريجيًا لتكشف عن حواف جديدة حادة مع كل استخدام، مما يخلق "مزيجًا عمليًا" من أحجام الجسيمات المختلفة لتطبيقات تنظيف/صقل الأسطح. أكثر صلابة من أكسيد الألومنيوم ولكنه أكثر قابلية للتفتيت من الألومينا المنصهرة البنية (AO).

كربيد السيليكون الأخضر أكثر صلابة بكثير من نظيره الأخضر، مما يجعله مناسبًا للاستخدام مع المواد ذات قوة الشد المنخفضة مثل الزجاج والحجر والسيراميك الحراري والمعادن غير الحديدية. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يتحمل درجات حرارة تصل إلى 1900 درجة مئوية دون أن يتعرض للتلف.

يمكن للعجلات الكاشطة المصنوعة من كربيد السيليكون الأسود أن تقطع بسهولة الزجاج والبلاستيك والألواح الليفية متوسطة الكثافة؛ ومع ذلك، فإن مرونتها لا تضاهي مرونة المنتجات القائمة على أكسيد الألومنيوم ولا تتحمل نفس القدر من الضغط. وعلى هذا النحو، غالبًا ما تُستخدم هذه العجلات لقطع الأسطح الخشنة والخشنة قبل صقلها باستخدام منتجات ذات حبيبات أدق مثل ورق الصنفرة أو المنتجات القائمة على الألومينا لإنهاء العمل.

إن التوصيل الحراري لكربيد السيليكون الأسود يجعله مادة مثالية للاستخدام في التطبيقات الحرارية، مع انخفاض معدل تمدده الحراري ومقاومته للتآكل مما يجعله مناسبًا لتبطين جدران الأفران أو الأفران، فضلاً عن كونه مثاليًا لتطبيقات السيراميك التي يجب أن تتحمل درجات الحرارة العالية.

إن الاستقرار الحراري الاستثنائي لكربيد السيليكون الأسود يجعله مادة مناسبة لصنع الألواح الشمسية. ويساعد معدل تمددها الحراري المنخفض على تبديد الحرارة بكفاءة من الألواح، كما أن نطاق تحملها الواسع لدرجات الحرارة يجعلها مادة مثالية لإنتاج الخلايا الشمسية.

تُصنع حبيبات كربيد السيليكون الأسود من خلال عملية عالية الحرارة باستخدام رمل السيليكا وفحم الكوك البترولي كمصادر للكربون، مما ينتج عنه منتج ذو درجة نقاء أعلى من كربيد السيليكون الأخضر. تقدم شركة GNPGraystar كلاً من الحبيبات الكبيرة والصغيرة من هذه المادة لاستخدامها في تطبيقات تشمل المواد الحرارية، والسيراميك الدقيق، وتطبيقات التفجير، وتطبيقات الصقل، وترابط/طلاء المواد الكاشطة بالإضافة إلى تطبيقات الأرضيات الآمنة.

مقاومة التآكل

تُعد مقاومة كربيد السيليكون للتآكل ميزة حاسمة للعديد من التطبيقات الصناعية. يؤدي التآكل إلى تدهور المواد بمرور الوقت عن طريق خلق عيوب سطحية وزيادة تعدادها؛ وتقلل هذه القوة المنخفضة من المقاومة ضد الإجهاد الميكانيكي وتزيد من احتمالية تشكل الشقوق عند تعرضها لأحمال الشد.

يمتاز كربيد السيليكون الأسود بخاصية ممتازة لمقاومة التآكل، مما يجعله خيارًا ممتازًا للمواد في البيئات الكيميائية القاسية مثل المبادلات الحرارية. ونظرًا لأنه يظل غير قابل للذوبان في الماء والكحول ومعظم الأحماض، فإنه يشكل مادة ممتازة لتحمل أي ظروف معاكسة أو مواد كيميائية تعترض طريقها.

يبرز كربيد السيليكون الأسود كمادة مثالية للاستخدام لمقاومته للتآكل بالإضافة إلى تحمله لدرجات الحرارة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تنطوي على درجات حرارة عالية مثل المواد الحرارية في المسابك المعدنية لصنع أثاث الأفران والطوب وعناصر التسخين الكهربائي والأشكال الخاصة. وعلاوة على ذلك، يضمن تمددها الحراري المنخفض وكثافتها العالية احتفاظ هذه المواد المقاومة للحرارة بأشكالها حتى في درجات الحرارة العالية للغاية.

يتميز كربيد السيليكون الأسود من بين أقرانه بمقاومته الفائقة لدرجات الحرارة وخصائصه المتميزة في التآكل والتآكل، وذلك بسبب بنيته البلورية السداسية التي تمنحه صلابة عالية ومعامل مرونة شديد. وتجعل هذه الخصائص كربيد السيليكون الأسود مثاليًا للحماية من المقذوفات حيث تسمح خصائصه بوقف اختراق المقذوفات بوزن أقل من مواد الدروع المماثلة مما يسمح بزيادة أداء المركبات ومداها.

يمكن إنتاج كربيد السيليكون الأسود من خلال تقنيات مختلفة، بما في ذلك السفع بالضغط، واللف، واستخدام المواد الكاشطة الملتصقة والمغلفة. وبمجرد إنتاجها، يمكن طحنها إلى أحجام جسيمات مختلفة من الحبيبات الكبيرة إلى الحبيبات الدقيقة والمساحيق اعتمادًا على استخدامها في التطبيق. في GNPGraystar كربيد السيليكون الأسود ننتج منتجات عالية الجودة مناسبة للتطبيقات بما في ذلك المواد الكاشطة وكذلك الحراريات والسيراميك الدقيق نظرًا لصلابته الاستثنائية وحواف القطع الحادة وخصائصه الفائقة المقاومة للتآكل.

التوصيل الحراري

يُعد كربيد السيليكون أحد أكثر المواد صلابة على وجه الأرض، حيث لا يتخلف عن الماس وكربيد البورون من حيث الصلابة سوى الماس وكربيد البورون. وبفضل الجمع بين الصلابة والسلامة الهيكلية، أثبت كربيد السيليكون نفسه كمادة متينة بشكل استثنائي تقاوم التآكل مع تحمل الظروف البيئية القاسية - وهي مادة مثالية للطلاء وأدوات القطع والمواد الكاشطة بالإضافة إلى توصيلها الحراري العالي مما يجعل كربيد السيليكون الأسود مناسبًا لمختلف التطبيقات الحرارية والسيراميك.

لا تشكل البيئات الكيميائية وتقلبات درجات الحرارة مشكلة كبيرة بالنسبة لهذه المادة، في حين أن معامل التمدد الحراري المنخفض يسمح باستخدامها في التطبيقات التي يمكن أن يمثل فيها تقلب درجات الحرارة مشكلة. وعلاوة على ذلك، فإن مقاومته للتآكل ملحوظة مع توفير قوة جيدة في درجات الحرارة المرتفعة.

كربيد السيليكون الأسود هو معدن اصطناعي يتم إنشاؤه من خلال تسخين رمل السيليكا وفحم الكوك في درجات حرارة عالية في فرن المقاومة الكهربائية، ثم يتم طحنه إلى أحجام مختلفة من الحبيبات لاستخدامه في المواد الكاشطة المترابطة/المغلفة وعمليات معالجة الأسطح وتطبيقات الطحن. يمكن أيضًا إضافة كربيد السيليكون الأسود كمادة مضافة للاستخدام في التطبيقات المعدنية مثل أثاث القمائن وإنتاج الطوب وكذلك لصنع مواد حرارية خاصة.

توفر شركة GNPGraystar حبيبات ومساحيق كربيد السيليكون الأسود، في كل من الحبيبات الكبيرة والحبيبات الدقيقة، لتلبية متطلبات مختلف التطبيقات الحرجة، مثل السفع بالضغط، واللف، والمواد الكاشطة الملتصقة والمغلفة، وكذلك المواد المقاومة للحرارة والسيراميك الدقيق. وعلى وجه الخصوص، يمكن العثور على كربيد السيليكون الأسود من الدرجة المعدنية المستخدمة في صناعة الفولاذ والمواد المقاومة للحرارة بسبب مقاومته للحرارة وصغر حجمه وخفة وزنه وقوته العالية بالإضافة إلى مزاياه الموفرة للطاقة.

تُستخدم المواد الكاشطة المصنوعة من كربيد السيليكون الأسود (SiC) على نطاق واسع في التطبيقات الكاشطة العامة في الأدوات الكاشطة المترابطة، وطحن المعادن غير الحديدية وإنهاء المواد الصلبة والقاسية. وتتميز SiC بصلابة وقدرة كاشطة أقل من الماس أو كربيد البورون ولكنها تشكل بديلاً فعالاً عندما تكون تكلفة المعالجة ذات أهمية. بالإضافة إلى استخدام SiC كمادة كاشطة، ومزيلات الأكسدة في عمليات صناعة الفولاذ، وكذلك إنشاء مواد حرارية متقدمة تتميز بمقاومة فائقة للحرارة وصغر الحجم وقوة خفيفة الوزن مع إمكانية توفير الطاقة بشكل كبير.