Piikarbidi (SiC) on keinotekoinen materiaali, jota valmistetaan laajalti hioma-aineena ja timanttilaatuisena timanttisimulaattorina. Lis\u00e4ksi t\u00e4t\u00e4 mineraalia esiintyy luonnossa harvinaisena mineraalina Moissanite.<\/p>\n
Lujuus, kovuus, kest\u00e4vyys ja korroosionkest\u00e4vyys mahdollistavat sen k\u00e4yt\u00f6n korkean suorituskyvyn teknisiss\u00e4 sovelluksissa, kuten pumppujen laakereissa, venttiileiss\u00e4 ja hiekkapuhallussuuttimissa.<\/p>\n
Piikarbidi (SiC) on tuhoutumaton materiaali, jolla on monenlaisia teollisia k\u00e4ytt\u00f6tarkoituksia, sill\u00e4 sill\u00e4 on eritt\u00e4in korkea sulamispiste, l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyys ja kemiallinen kest\u00e4vyys. Sulatettua ja uudelleen muotoiltua SiC:t\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 esimerkiksi hioma-aineiden, metallurgisten ty\u00f6kalujen, keraamisien komponenttien, s\u00e4teilyantureiden ja fotokatalyyttien valmistukseen. Ominaisuuksiensa ansiosta se on yksi kovimmista tunnetuista materiaaleista, ja se on kovuudeltaan toiseksi kovinta timantin ja boorinitridin j\u00e4lkeen. SiC:n tuotantoon liittyy monimutkaisia menettelyj\u00e4, jotka edellytt\u00e4v\u00e4t kehittyneit\u00e4 tekniikoita.<\/p>\n
Raaka-aineiden valmistaminen on synteettisen SiC:n valmistuksen ensimm\u00e4inen vaihe, ja se onnistuu parhaiten grafiittielektrodeilla varustetussa s\u00e4hk\u00f6isess\u00e4 vastusuunissa, kuten Edward Goodrich Achesonin kehitt\u00e4m\u00e4ss\u00e4 uunissa. Kun piidioksidi ja hiili on yhdistetty, niit\u00e4 kuumennetaan korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa, ennen kuin s\u00e4hk\u00f6virta kulkee niiden l\u00e4pi, jolloin ne sulavat ja j\u00e4hmettyv\u00e4t harkoksi, joka on sitten jalostettava, jalostettava lis\u00e4\u00e4, sulatettava uudelleen, seulottava hienojakoisten hiukkasten varalta, jalostettava edelleen, ennen kuin se lopulta yhdistet\u00e4\u00e4n muiden raaka-aineiden kanssa lopulliseksi jauheeksi, joka voidaan sekoittaa kesken\u00e4\u00e4n synteettisen piikarbidin valmistuksessa.<\/p>\n
Reaktiosidonnaiset prosessit tarjoavat toisen tavan tuottaa SiC:t\u00e4, jossa materiaali valmistetaan sekoittamalla se pehmittimeen ja muotoilemalla se ennen polttoa. T\u00e4m\u00e4n menetelm\u00e4n etuna on, ett\u00e4 SiC-materiaalia voidaan valmistaa hyvin pienikokoisina, jotta sit\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 kehittyneiss\u00e4 elektroniikkasovelluksissa; lis\u00e4ksi voidaan valmistaa my\u00f6s puhtaita yksikideversioita, jotka voidaan viipaloida kiekkojen tapaan puolijohdekomponentteja varten.<\/p>\n
Huokoinen piikarbidi (PSC) valmistetaan reagoimalla sit\u00e4 vedyn kanssa korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa. Suuren pinta-alansa ja kemiallisen inerttiytens\u00e4 ansiosta PSC:t\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 adsorbenttina tai heterogeenisten katalyyttien tukena, ja lis\u00e4etuna se voi liueta erilaisiin liuottimiin, mik\u00e4 lis\u00e4\u00e4 sen k\u00e4ytt\u00f6kelpoisuutta entisest\u00e4\u00e4n.<\/p>\n
Piikarbidilla voi olla erilaisia rakenteellisia polytyyppej\u00e4, kuten alfa- ja beetavaihtoehtoja, joissa molemmissa on kuusi hiiliatomia sidottuna nelj\u00e4\u00e4n piiatomiin tetraedrisess\u00e4 j\u00e4rjestyksess\u00e4. Beetamuunnoksissa on usein kuutiomainen sinkkiblendi- tai sfaleriittikiderakenne kiteiden muodostumisessa, mik\u00e4 tekee t\u00e4st\u00e4 lajikkeesta lajinsa yleisimm\u00e4n.<\/p>\n
Piikarbidilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden ansiosta se soveltuu moniin eri sovelluksiin, kuten kovuuden ja lujuuden testaamiseen, korroosionkest\u00e4vyyteen, l\u00e4mm\u00f6njohtavuuteen ja l\u00e4mm\u00f6njohtavuuteen. N\u00e4iden ominaisuuksien ansiosta piikarbidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n yleisesti suuritehoisissa elektroniikkalaitteissa.<\/p>\n
Reaktiosidonnaista piikarbidia voidaan valmistaa erilaisilla prosesseilla. Er\u00e4\u00e4ss\u00e4 t\u00e4llaisessa menetelm\u00e4ss\u00e4 SiC-jauhetta sekoitetaan hiilijauheeseen ja pehmittimeen, seos muotoillaan esineeksi ja j\u00e4ljelle j\u00e4\u00e4nyt pehmitin poltetaan pois. Puhdasta piikarbidia voidaan my\u00f6s laskea kemiallisella h\u00f6yrystysmenetelm\u00e4ll\u00e4 (CVD), jota puolijohdevalmistajat k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t kiekkojen valmistukseen. T\u00e4m\u00e4 vaatii kuitenkin huomattavia energia- ja laiteinvestointeja, ja kuutiomaisen SiC:n suurten yksikiteisten kiteiden tuottaminen voi osoittautua haastavaksi t\u00e4ll\u00e4 tekniikalla.<\/p>\n
Synteettisell\u00e4 piikarbidilla on useita k\u00e4ytt\u00f6kohteita teollisuuden hioma-aineista moissanitiksi kutsuttuihin jalokiviin. Moissaniitti on hieno mineraali, jolla on samankaltaisia ominaisuuksia kuin timantilla. Edward Acheson loi sen synteettisesti vuonna 1891, ja Henri Moissan l\u00f6ysi sen luonnollisesti Arizonan Canyon Diablo -meteoriitista vuonna 1905 ja antoi sille nimen.<\/p>\n
Piikarbidia voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 my\u00f6s suojakerroksena hiomaty\u00f6kaluissa, kuten sahanteriss\u00e4. Piikarbidia sis\u00e4lt\u00e4vill\u00e4 keraameilla on monia sovelluksia eri teollisuudenaloilla ja tekniikoissa sen l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyyden ansiosta; jopa 1600 celsiusasteen l\u00e4mp\u00f6tilat voidaan saavuttaa ilman merkitt\u00e4v\u00e4\u00e4 l\u00e4mp\u00f6laajenemista tai l\u00e4mp\u00f6tilan nousua.<\/p>\n
Silikonikarbidi tarjoaa muutakin kuin l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyytt\u00e4; sen s\u00e4hk\u00f6njohtavuus ja alhainen tiheys tekev\u00e4t siit\u00e4 ihanteellisen korkeaj\u00e4nnitesovelluksiin, kuten s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoihin. Silikonikarbidilla voidaan lis\u00e4t\u00e4 moottorin tehoa samalla kun moottorin kokoa\/painoa pienennet\u00e4\u00e4n ajomatkan pident\u00e4miseksi ja akun k\u00e4ytt\u00f6i\u00e4n pident\u00e4miseksi samalla kun invertterij\u00e4rjestelm\u00e4n energiankulutus v\u00e4henee.<\/p>\n
Piikarbidin ominaisuudet tekev\u00e4t siit\u00e4 my\u00f6s erinomaisen materiaalivalinnan avaruussovelluksiin, kuten aurinkopaneelien suojaamiseen s\u00e4teilylt\u00e4 ja haitallisilta ymp\u00e4rist\u00f6olosuhteilta, kuten bepiColombon kaltaisissa teht\u00e4viss\u00e4. Lis\u00e4ksi sen j\u00e4ykkyys, alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemisnopeus ja erinomainen s\u00e4hk\u00f6njohtavuus tekev\u00e4t siit\u00e4 sopivan avaruusalusten osaj\u00e4rjestelmiin.<\/p>\n
Synteettist\u00e4 piikarbidia on jo pitk\u00e4\u00e4n k\u00e4ytetty lukuisilla teollisuudenaloilla sen lujuuden ja kovuuden vuoksi. Sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n leikkausty\u00f6kalujen valmistukseen sek\u00e4 puolijohde-elektroniikkalaitteisiin, jotka vaativat korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja ja j\u00e4nnitteit\u00e4. Lis\u00e4ksi synteettinen piikarbidi on osoittautunut k\u00e4ytt\u00f6kelpoiseksi kevyiden suihkumoottoreiden ja polttokennojen valmistuksessa, joten se on erinomainen materiaalivalinta korkean l\u00e4mp\u00f6tilan ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4, joissa sill\u00e4 on useita etuja kilpaileviin materiaaleihin verrattuna.<\/p>\n
Piikarbidin synteesi on yksi maailman t\u00e4rkeimmist\u00e4 teollisuusprosesseista, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti metallurgisella, tulenkest\u00e4v\u00e4ll\u00e4 ja kemianteollisuudella. Vahva, kova ja elastinen keramiikka on erinomainen materiaali, jota voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 valmistettaessa korkean suorituskyvyn keramiikkaa, korkeapainerakenteisia tulenkest\u00e4vi\u00e4 materiaaleja, teollisuusuunien komponentteja, tulenkest\u00e4vi\u00e4 tiili\u00e4 tai korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa k\u00e4ytett\u00e4vi\u00e4 l\u00e4mp\u00f6pariputkia. Huokoista piikarbidia voidaan muuttaa tallettamalla metalleja ja oksideja sen katalyyttisen suorituskyvyn lis\u00e4\u00e4miseksi erilaisissa prosesseissa, kuten butaanin suorassa hapetuksessa maleiinianhydridiksi, lineaaristen tyydyttyneiden hiilivetyjen isomeroinnissa, butadieenin vetyk\u00e4sittelyss\u00e4, hiilidioksidin reformoinnissa ja metaanin hapetuksessa.<\/p>\n
Piikarbidi on hiilen ja piin koostumus, jonka Mohsin kovuus on eritt\u00e4in kova, 9-10, mik\u00e4 on verrattavissa timantin kovuuteen 10. T\u00e4m\u00e4 materiaali kest\u00e4\u00e4 erinomaisesti hapettumista, korroosiota, l\u00e4mp\u00f6shokkeja ja korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja - t\u00e4ydellinen puolijohdesovelluksiin vaikeissa olosuhteissa! Piikarbidin kemiallinen inerttiys ja laaja kaistanleveys tekev\u00e4t siit\u00e4 sopivan puolijohdesovelluksiin vaikeissa olosuhteissa.<\/p>\n
Edward Goodrich Acheson kehitti piikarbidihionta-aineet kaupalliseen k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n ensimm\u00e4isen kerran vuonna 1890 nimell\u00e4 \"Carborundum\", ja ne ovat edelleen yksi yleisimmin k\u00e4ytetyist\u00e4 hioma-aineista. Sit\u00e4 l\u00f6ytyy jopa tietyist\u00e4 jalokivist\u00e4 (erityisesti moissanitista) tai tehokkaista sahanterist\u00e4!<\/p>\n
Synteettist\u00e4 piikarbidia voidaan valmistaa erilaisilla prosesseilla, kuten pii-siilihiilikomposiittien karbotermisell\u00e4 pelkist\u00e4misell\u00e4 ja kemiallisella h\u00f6yrypinnoituksella. Molemmilla prosesseilla tuotetaan eritt\u00e4in puhdasta piikarbidimateriaalia, joka soveltuu erilaisiin sovelluksiin - sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajimmin tulenkest\u00e4v\u00e4ss\u00e4 teollisuudessa, koska se kest\u00e4\u00e4 \u00e4\u00e4rimm\u00e4isi\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tiloja, virtoja ja j\u00e4nnitteit\u00e4 ja on samalla kemikaalinkest\u00e4v\u00e4 ja myrkyt\u00f6n.<\/p>\n
Piikarbidi on kova materiaali, joka soveltuu erinomaisesti hiontaan, leikkaamiseen ja l\u00e4pp\u00e4\u00e4miseen. Sill\u00e4 on erinomainen korroosion- ja kemikaalinkest\u00e4vyys, se kest\u00e4\u00e4 korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja ja sill\u00e4 on erinomaiset s\u00e4hk\u00f6iset ominaisuudet, kuten 10 kertaa suurempi j\u00e4nnitekest\u00e4vyys kuin tavallisella piill\u00e4, ja se p\u00e4ihitt\u00e4\u00e4 s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa ja aurinkos\u00e4hk\u00f6inverttereiss\u00e4 k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4t yli 1000 V:n galliumnitridij\u00e4rjestelm\u00e4t. N\u00e4iden ominaisuuksien ansiosta piikarbidi on eritt\u00e4in arvostettu investointimateriaali.<\/p>\n
CBN-mikrorakeita ja -jauhetta k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n usein ei-rautametallien ja kovien keraamisten materiaalien hiontaan k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 hiomamateriaaleissa, ja niit\u00e4 on yleens\u00e4 saatavana mustana tai vihre\u00e4n\u00e4 mikrorakeena tai -jauheena. CBN on my\u00f6s olennainen osa komposiittipanssareita (kuten Chobham-panssareita) ja luotiliivej\u00e4; lis\u00e4ksi sit\u00e4 voidaan seostaa fosforilla n-tyyppisen puolijohteen luomiseksi ja seostaa berylliumilla, boorilla tai alumiinilla p-tyyppisen puolijohteen luomiseksi.<\/p>\n
Synteettisen piikarbidin hinnat ovat viime aikoina nousseet huimasti, koska kysynt\u00e4 on kasvanut esimerkiksi hioma- ja teollisuussovelluksissa, mik\u00e4 on johtanut kulutuksen, tuotantokustannusten, energialaskujen ja energiakustannusten nousuun. Samaan aikaan viimeaikainen teknologia, jossa piikarbidia valmistetaan j\u00e4temateriaaleista, on alentanut tuotantokustannuksia merkitt\u00e4v\u00e4sti.<\/p>\n
Synteettist\u00e4 piikarbidia voidaan valmistaa Lely-prosessilla, jossa puhdasta piikarbidijauhetta sulatetaan suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavissa s\u00e4hk\u00f6vastusuuneissa ennen sen seostamista joko fosforilla (N-tyyppisten puolijohteiden valmistukseen), berylliumalumiinilla tai boorilla p-tyyppisten puolijohteiden valmistukseen tai sintrataan keraamisiksi materiaaleiksi sintrausprosessilla. Kalliimpi tapa on kasvattaa kuutiomaista SiC:t\u00e4 kemiallisella h\u00f6yrypinnoituksella (CVD).<\/p>\n
S\u00e4ilyt\u00e4 sit\u00e4 ilmatiiviiss\u00e4 tilassa, jotta v\u00e4ltet\u00e4\u00e4n hapen kanssa tapahtuvat reaktiot, jotka johtaisivat piidioksidin muodostumiseen ja mahdollisesti materiaalin vaurioitumiseen. Kuljetus 1000 kg:n s\u00e4kiss\u00e4 tai 25 kg:n s\u00e4kiss\u00e4 takaa asianmukaisen k\u00e4sittelyn, suojan kosteudelta kuljetuksen aikana ja oikea-aikaisen saapumisen lopulliseen m\u00e4\u00e4r\u00e4np\u00e4\u00e4h\u00e4n. Vaikka t\u00e4m\u00e4n materiaalin k\u00e4sittelykustannukset ovat korkeammat kuin vastaavien teollisuusprosesseissa k\u00e4ytett\u00e4vien metallien, varastointihinnat ovat yleens\u00e4 edullisemmat t\u00e4m\u00e4n materiaalin osalta.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is an artificial material widely produced as an abrasive and diamond simulant of gem quality. Additionally, this mineral occurs naturally as the rare mineral Moissanite. Strength, hardness, durability and corrosion resistance enable its use in high-performance engineering applications such as pump bearings, valves and sandblasting injectors. Synthesis Silicon carbide (SiC) is an …<\/p>\n