Nutzung der Leistungsfähigkeit von Siliziumkarbid-Keramikplatten in der modernen Technologie

Siliciumcarbid-Keramik ist eines der härtesten und haltbarsten keramischen Materialien mit hervorragender Beständigkeit gegen Korrosion, hohe Temperaturen, Säuren und physikalischen Verschleiß und wird in Sandfiltern für die Öl- und Gasproduktion sowie in mechanischen Dichtungsteilen von Pumpen, Schmiedeteilen und Raketentriebwerken eingesetzt. Darüber hinaus wird es auch in feuerfesten Auskleidungen von Industrieöfen als feuerfeste Heizelemente verwendet.

Hochtemperaturbeständig

Siliziumkarbid ist aufgrund seiner vielfältigen Eigenschaften seit langem einer der begehrtesten Werkstoffe in der modernen Technik. Vor allem seine Härte und Verschleißfestigkeit sind sehr hoch, und es kann in jede gewünschte Form gebracht werden. Außerdem ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Siliciumcarbid relativ niedrig, so dass es auch unter extremen Umweltbedingungen stabil ist. Silikonkautschuk ist ein unverzichtbarer Werkstoff in der Automobil-, Maschinenbau- und Chemieindustrie sowie in den Bereichen Umweltschutz, Raumfahrttechnik und Informationselektronik. Darüber hinaus kann es auch für fortschrittliche feuerfeste Materialien und Schleifmittel verwendet werden und eignet sich hervorragend als Material für ballistische Panzerungsanwendungen. Panzerungen aus Siliziumkarbid zeichnen sich durch eine hohe Härte aus und können große Mengen an Energie absorbieren, ohne zu zerbrechen. Außerdem kann es aufgrund seines extrem hohen Schmelzpunkts mit Stahl zu Verbundpanzern verschmelzen. Siliziumkarbid wird entweder durch Reaktionsschweißen oder durch Sintern hergestellt. Die Herstellungsmethoden bestimmen die Mikrostruktur und die Eigenschaften eines durch Reaktionskleben hergestellten Materials, einschließlich seiner Festigkeit. Beim Reaktionskleben werden Presslinge aus SiC und Kohlenstoff mit flüssigem Silizium infiltriert und anschließend erhitzt, um Presslinge zu bilden, die dann miteinander verklebt werden müssen. Bei der Reaktion mit Kohlenstoff entsteht mehr Silizium, das mit den ursprünglichen SiC-Teilchen reagiert, um sie weiter zu verbinden und die Sinterung abzuschließen, ähnlich wie bei der Herstellung von Metallen, jedoch unter Verwendung nichtoxidischer Sinterhilfsmittel. Bei beiden Verfahren wird hochwertiges Siliciumcarbid mit hoher Biegefestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit hergestellt.

Siliciumcarbid-Sinterverfahren können unter hohem Druck durchgeführt werden, wodurch die Keramik ihre Integrität bei hohen Temperaturen beibehält, ohne dass sich ihre physikalischen Eigenschaften verschlechtern oder sie anfällig für Säuren, Laugen oder andere Chemikalien wird, während sie gleichzeitig in verschiedene Formen und Größen bearbeitet werden kann. Darüber hinaus können diese Materialien extremen Temperaturen standhalten und sind gleichzeitig resistent gegen Säuren, Laugen und Chemikalien.

Siliziumkarbid kann mit CNC-Fräsen mit hoher Genauigkeit in komplexe Formen gebracht werden, allerdings ist bei der Handhabung des Materials aufgrund der Schrumpfung während des Sinterns Vorsicht geboten; dementsprechend muss die Handhabung sorgfältig erfolgen, um Schäden zu minimieren - dies ist besonders wichtig, wenn grünes oder halbgebackenes Siliziumkarbid vor dem Sintern bearbeitet wird.

Korrosionsbeständig

Siliziumkarbid-Keramikplatten finden in der modernen Technik zahlreiche Anwendungen. Bei diesem Material handelt es sich um eine anorganische, nichtoxidische Keramik mit hervorragender Härte, Verschleißfestigkeit, Wärmeausdehnung und chemischer Stabilität, die es zu einem außergewöhnlichen Feuerfestmaterial für den Einsatz in Öfen macht. Aluminiumoxid (AOx) wird dank seiner besonderen Atomstruktur, die ihm seine außergewöhnlichen Eigenschaften verleiht, auch als Schleifmittel in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Sandpapier und Schleifscheiben. Es besteht aus Silizium- (Si) und Kohlenstoffatomen mit entweder hexagonaler oder kubischer Kristallstruktur. Als Halbleiter weist es eine große Bandlücke auf, die durch Dotierungsverfahren weiter verbessert wird, indem Verunreinigungen in sein Gitter eingebracht werden, die seine elektrischen Eigenschaften verändern.

Keramische SiC-Plattenwärmetauscher zeichnen sich durch hervorragende Korrosions- und Abriebfestigkeit aus und sind selbst bei erhöhten Prozesstemperaturen gegen nahezu alle Säure- und Laugengemische beständig. Dies macht sie zur idealen Lösung für die Trennung von korrosiven Flüssigkeiten von Trägergasen und die Kondensation von Dämpfen, die empfindlich auf metallische Oberflächen reagieren.

Hochentwickeltes Siliziumkarbid weist eine Mohshärte von 9,5 auf und ist fünfmal stärker als nitridgebundene Keramik, was es zu einer hervorragenden Alternative zu herkömmlichen Aluminiumoxidmaterialien macht. Es hat nicht nur eine fünf- bis siebenmal längere Lebensdauer, sondern ist auch wesentlich oxidationsbeständiger und hat eine höhere Gleitverschleißfestigkeit als seine Aluminiumoxid-Pendants.

Diese Platten werden aus einer Mischung von SiSiC-Pulver hergestellt, das durch Trockenpressen in einer inerten Atmosphäre in dichte Formen gesintert wird, wodurch dicke Platten mit einer Dicke zwischen 8 mm und 45 mm entstehen.

Bei der Herstellung wird der SiC-Matrix Bor zugesetzt, um die Zugfestigkeit und Härte zu erhöhen. So entsteht ein leichtes und dennoch starkes keramisches Material mit beispiellosem ballistischen Schutz gegen moderne Waffen und Bedrohungen. Diese keramischen Werkstoffe bilden die Kernkomponente der nächsten Generation von ballistischen Panzersystemen von Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories.

Abriebfest

Siliciumcarbid-Keramikplatten sind extrem hart und daher abrieb- und stoßfest und haben eine gute Korrosionsbeständigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Siliziumkarbid-Keramikplatten ideale Materialien für den Verschleißschutz in der Industrie, z. B. bei Förderanlagen, Pumpen und Turbinen sowie bei Wärmetauschern in der chemischen Verfahrenstechnik.

Durch die tetraedrischen Kristalle ist dieses Material wesentlich bruchfester als herkömmliche feuerfeste Materialien und widerstandsfähiger gegen Abrieb, Temperaturschock und Ermüdung. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung eine ausgezeichnete Wahl für Hochtemperaturanwendungen, wie sie bei IPS zu finden sind. Die Verwendung dieses Materials hat zu zahlreichen verschleißfesten und korrosionsbeständigen Produkten geführt, bei denen es zum Einsatz kommt.

Reaktionsgebundenes Siliciumcarbid, gemeinhin als RSIC oder SISIC bezeichnet, ist ein ideales verschleißfestes Material für die Förderung grober Partikel, für Klassifizierungs-, Konzentrations- und Dehydrierungsprozesse, für Schweiß- und Steckverbindungen sowie für glatte Oberflächen, die eine Ablagerung von Zunder/Staub verhindern. Darüber hinaus eignet sich RSIC/SISIC aufgrund seiner ausgezeichneten chemischen Stabilität bei höheren Temperaturen gut für die Trennung korrosiver Gasgemische und die Kondensation korrosiver Dämpfe zu Kondensationsströmen.

Siliziumkarbid zeichnet sich gegenüber seinem Pendant auf Aluminiumbasis durch einen extrem hohen Schmelzpunkt aus und kann in Anwendungen eingesetzt werden, die eine überragende chemische Beständigkeit und Festigkeit erfordern, z. B. als Träger für Waferschalen in Halbleiteröfen, in denen Temperaturen von 1600 °C ohne Festigkeitsverlust ausgehalten werden können; auch Widerstände und Varistoren profitieren stark von der Verwendung dieses Materials.

Die Abriebfestigkeit von Siliziumkarbidkeramik hängt von der Größe und Verteilung der Bodenpartikel ab. Die Abnutzungsraten für nitridgebundene Siliziumkarbidkeramik sind in leichten Böden 1,36 Mal höher als in mittleren Böden und 6,5 Mal höher als in schweren Böden. Dies ist auf die Reibung zurückzuführen, die durch Sandkörner verursacht wird, die an den Reibungsflächen der Siliziumkarbidkeramik reiben und schließlich abplatzen und zu einem vorzeitigen Versagen dieser Keramik führen.

Drucklos gesintertes Siliciumcarbid ist aufgrund seiner hohen Festigkeit und seines niedrigen Reibungskoeffizienten ein idealer Werkstoff für verschleißfeste Keramikauskleidungen. Außerdem eignet es sich aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeit für Anwendungen unter extremen Temperaturbedingungen wie Brennhilfsmittel.

Leichtgewicht

Siliziumkarbid ist ein extrem widerstandsfähiges und dennoch leichtes Material mit zahlreichen Einsatzmöglichkeiten. Es kann hohen Temperaturen standhalten, hat einen extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ist korrosionsbeständig. Daher wird es häufig in der chemischen Produktion, in der Energietechnik und bei der Papierherstellung sowie für Gleitringdichtungen und Pumpen eingesetzt.

Siliziumkarbidkeramik verfügt über mehrere vorteilhafte Eigenschaften wie hohe Druckfestigkeit und hervorragende Abriebfestigkeit, wodurch sie sich für die Herstellung von Schneidwerkzeugen und Schleifmitteln eignet. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht die Herstellung mit verschiedenen Verfahren wie Heißpressen oder Direktsintern, die alle miteinander kombiniert werden können, um komplexe und dennoch maßgenaue keramische Bauteile zu schaffen.

Siliciumcarbid hat sich in der modernen Technik zu einer der wichtigsten Verwendungsmöglichkeiten für Siliciumcarbid entwickelt - der Panzerungskeramik. Diese schwarz-graue SiC-Keramik kann das Eindringen von Projektilen wirksam verhindern und gleichzeitig einen Großteil der Aufprallenergie absorbieren - ein hervorragendes Material zum Schutz von Menschen und Fahrzeugen. Da sie außerdem viel leichter ist als Panzerstahl oder Aluminiumoxid, trägt sie dazu bei, den Kraftstoffverbrauch und die Betriebskosten von Fahrzeugen zu senken.

Zum Schutz von kugelsicheren Geräten werden hauptsächlich drei keramische Materialien verwendet: Aluminiumoxid, Borkarbid und Siliziumkarbid. Aluminiumoxid ist das weichste Material, während Borkarbid einen harten Schutz bietet; Siliziumkarbid bietet beides. Siliziumkarbid weist ebenfalls eine höhere Bruchfestigkeit auf als Aluminiumoxid und Borkarbid, während Siliziumkarbid mittlere Eigenschaften aufweist und eine etwas höhere Bruchfestigkeit als seine beiden Vorgänger bietet.

Militär und Strafverfolgungsbehörden auf der ganzen Welt verlassen sich auf die einzigartige Kombination von Eigenschaften dieses Materials, das sowohl von den Streitkräften als auch von den Strafverfolgungsbehörden verwendet wird. Es ist eine der leichtesten und gleichzeitig stärksten Hochleistungskeramiken auf dem heutigen Markt und zeichnet sich durch hervorragende Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Säurebeständigkeit, niedrige Wärmeausdehnungsraten und die Fähigkeit zur Kontrolle der Wärmeausdehnung aus.

Zu den jüngsten Fortschritten in dieser Technologie gehört die Entwicklung eines Verbundwerkstoffs aus Borcarbid und Siliciumcarbid, der die ballistische Leistung mit den Kostenvorteilen von Siliciumcarbid kombiniert. Diese Keramik kann einen Schutz der Bedrohungsstufe IV bieten, ohne dass dabei Gewichtseinsparungen in Kauf genommen werden müssen - eine ideale Option für alle, die maximalen Schutz benötigen und gleichzeitig kostenbewusst bleiben wollen.