Właściwości węglika krzemu

Węglik krzemu (SiC) to niezwykle twardy i trwały związek chemiczny składający się z krzemu i węgla, który występuje naturalnie jako rzadki minerał moissanit, ale jest również produkowany na skalę przemysłową w postaci proszku i kryształów do stosowania jako materiał ścierny.

Węglik może być również spiekany do postaci stałej, tworząc trwałą ceramikę, taką jak ziarna ścierne stosowane w hamulcach i sprzęgłach samochodowych lub kamizelkach kuloodpornych.

Twardość

Węglik krzemu (SiC), związek kowalencyjny, jest jednym z najtwardszych materiałów syntetycznych. Ze względu na swoją twardość, SiC jest idealny jako materiał ścierny w zastosowaniach związanych z obróbką strumieniowo-ścierną, szlifowaniem, cięciem i obróbką skrawaniem; ponadto stanowi główny składnik trwałych elementów ceramicznych, takich jak hamulce i sprzęgła samochodowe.

SiC można dostosować tak, aby służył jako półprzewodnik typu n poprzez domieszkowanie azotem, fosforem i berylem; alternatywnie może być również stosowany jako materiał ogniotrwały i izolator elektryczny.

Washington Mills oferuje węglik krzemu CARBOREX w różnych składach chemicznych i rozmiarach do wielu zastosowań, takich jak obróbka strumieniowo-ścierna, powlekane materiały ścierne, tarcze tnące, docieranie ceramiki, izolacja materiałów ogniotrwałych w metalurgii. Elkem Processing Services (EPS), nasza dedykowana spółka zależna, która miesza, klasyfikuje i pakuje SiC, aby spełnić określone wymagania klientów, znajduje się w Liege w Belgii i dysponuje najnowocześniejszymi obiektami. Skontaktuj się z nami natychmiast, aby znaleźć idealny produkt SiC do Twojego zastosowania. Badanie wpływu porowatości na odporność na wciskanie przeprowadzono dla czterech materiałów ceramicznych zawierających różne stężenia wolnego węglika krzemu w celu uzyskania lepszego wglądu w jego strukturę molekularną i właściwości fizyczne.

Odporność na korozję

Węglik krzemu jest jednym z najlepszych przemysłowych materiałów ceramicznych na świecie, szeroko stosowanym w produkcji materiałów ściernych i w zastosowaniach związanych ze zużyciem strukturalnym. Od narzędzi lapidarnych po diody LED i detektory, węglik krzemu udowodnił swoją wartość w wielu dziedzinach zastosowań. Ta wszechstronna substancja, wytwarzana w reakcji elektrochemicznej między krzemionką i węglem w wysokich temperaturach, występuje również naturalnie w meteorytach i złożach korundu; jednak większość węglika krzemu sprzedawanego i wykorzystywanego komercyjnie jest wytwarzana syntetycznie.

Spiekany bezciśnieniowo węglik krzemu jest wysoce odporny na korozję, gdy jest wystawiony na działanie silnych kwasów (solnego, siarkowego, fluorowodorowego i azotowego), zasad (stężonych wodorotlenków sodu) lub alkaliów; jednak jego odporność będzie z czasem ulegać erozji w zależności od czynników, takich jak substancje chemiczne obecne w atakującym środowisku, zanieczyszczenia obecne w substancjach pomocniczych do spiekania węglika krzemu, a także zmiany w morfologii powierzchni lub porowatości.

Przewodność elektryczna

Węglik krzemu jest jednym z najtwardszych materiałów znanych człowiekowi, ustępując pod względem twardości jedynie diamentowi i węglikowi boru. Inne godne uwagi właściwości węglika krzemu obejmują jego wysoką przewodność cieplną, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wyjątkową odporność na zużycie.

Związek chemiczny SiC jest wytwarzany poprzez ostrożne ogrzewanie piasku krzemionkowego ze źródłami węgla w piecu Achesona, wytwarzając a-SiC lub b-SiC w zależności od jakości surowca; z zielonymi lub czarnymi ziarnami korelującymi z poziomami czystości, podczas gdy odmiany o niższej jakości, takie jak b-SiC, są powszechnie znane jako "gatunek metalurgiczny".

W przeciwieństwie do swojego krzemowego odpowiednika, który przewodzi prąd tylko wtedy, gdy przechodzą przez niego elektrony, pasmo przenoszenia a-SiC jest prawie trzykrotnie szersze, co pozwala mu tolerować wyższe napięcia i temperatury niż jego krzemowy odpowiednik - co czyni go doskonałym materiałem dla elektroniki dużej mocy, takiej jak IGBT i tranzystory bipolarne. Co więcej, dodanie zanieczyszczeń może zmienić jego współczynnik Seebecka z typu n na typ p, tworząc jeszcze większe potencjalne zastosowania tego unikalnego materiału w aplikacjach o dużej mocy, takich jak IGBT i tranzystory bipolarne!

Przewodność cieplna

SiC jest alternatywnym materiałem półprzewodnikowym, z szerszym pasmem przenoszenia niż krzem, co pozwala mu wytrzymać wyższe temperatury, napięcia i częstotliwości ze względu na mniej energii potrzebnej do przemieszczania elektronów między pasmami walencyjnymi i przewodzenia.

Materiały ceramiczne są niewrażliwe na erozję i korozję, a także są odporne na działanie szeregu substancji chemicznych, w tym kwasów fosforowego, siarkowego i azotowego, a także wysokich temperatur. Ze względu na niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, ceramiczne filtry piaskowe stosowane do wiercenia ropy naftowej i produkcji gazu często wykorzystują ceramikę jako materiał z wyboru.

Twardość, sztywność i przewodność cieplna SiC sprawiają, że jest to doskonały materiał na zwierciadła stosowane w teleskopach astronomicznych. Wytwarzany w technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej, SiC jest stosowany w teleskopie kosmicznym Herschel i obserwatorium kosmicznym Gaia - a także jako odporne na zużycie części w hamulcach samochodowych i sprzęgłach, a także w materiałach ściernych; jego odporność na tarcie i uderzenia sprawia, że jest popularny w kamizelkach kuloodpornych.