Pentru ce este utilizată carbura de siliciu?

Carbura de siliciu (SiC) este un material ceramic extrem de dur și durabil cu numeroase utilizări industriale. Acesta oferă rezistență la coroziune, acizi și temperaturi ridicate - ceea ce îl face potrivit pentru multe medii industriale diferite.

SiC este utilizat în rafturile cuptoarelor și în căptușelile cuptoarelor ca material refractar, servind în același timp și ca abraziv cunoscut sub denumirea de carborundum. Deși SiC poate fi prelucrat fie în stare verde, fie în stare de biscuiți, pentru a respecta toleranțele strânse, acesta trebuie mai întâi să fie complet sinterizat.

Abraziv

Carbura de siliciu (SiC) este un material abraziv standard în industrie, utilizat la discurile abrazive și uneltele de tăiere, precum și la șmirghelurile pentru suprafețele din metal, piatră și lemn. Fiind suficient de tari și ascuțite, abrazivele SiC oferă soluții ideale de șlefuire atunci când se lucrează cu materiale care sunt dificil de tăiat cu alte tipuri de abrazive.

Aliajul de aluminiu este utilizat pe scară largă în producția de echipamente industriale de curățare și sablare, precum duze și țevi. Acesta posedă o rezistență excelentă la coroziune împotriva acizilor și alcalinilor, precum și performanțe durabile chiar și în medii cu temperaturi ridicate - două caracteristici care fac ca acest metal să fie deosebit de important în aplicațiile de inginerie industrială, cum ar fi pompele și garniturile mecanice.

Ceramica din carbură de siliciu este o alegere ideală pentru aplicațiile care necesită temperaturi extreme și rezistență chimică, cum ar fi izolarea electrică. Punctul lor scăzut de topire le face rezistente la deteriorări la temperaturi ridicate.

Carbura de siliciu este un material ideal pentru dispozitivele electronice datorită capacităților sale extraordinare de rezistență la șocurile termice și a capacității de a funcționa la tensiuni mai mari, permițând proiectanților să construiască dispozitive mai mici care sunt atât eficiente din punct de vedere energetic, cât și fiabile - ceea ce explică popularitatea sa în creștere în sectorul auto pentru creșterea capacității modulelor de alimentare.

Ceramică

Carbura de siliciu poate fi găsită în mod natural în cristalele de moissanită și, de asemenea, produsă artificial de la sfârșitul secolului al XIX-lea pentru a fi utilizată ca abraziv. Fiind un material extrem de dur, care rivalizează cu diamantul și carbura de bor, carbura de siliciu se remarcă prin proprietățile sale excelente de stabilitate chimică, rezistență la coroziune și rezistență la oxidare la temperaturi ridicate - calități care o transformă într-un material ideal pentru aplicații industriale care necesită utilizare pe termen lung în medii dificile.

Ceramica fabricată din acest material prezintă o serie de proprietăți fizico-chimice benefice, cum ar fi coeficientul scăzut de dilatare termică și rezistența ridicată. Acest lucru le face potrivite pentru industriile petrochimice și de inginerie de proces; supapele ceramice și piesele pentru echipamentele de topire realizate din acestea pot rezista la temperaturi de până la 1600degC fără probleme de crăpare sau deformare.

Datorită rezistenței mecanice superioare și a durabilității sale, din acest material se fabrică frecvent rulmenți cu bile ceramice, supape, materiale semiconductoare și giroscoape. Datorită acestor calități, ceramica este, de asemenea, integrată în componente auto pentru a fi utilizată cu electronica de putere a vehiculelor electrice - care necesită ca acestea să reziste la temperaturi de peste 65 de grade. În plus, joacă un rol esențial în echipamentele din industria de topire a metalelor neferoase, cum ar fi tăvile cuptoarelor de distilare cu rezervor vertical, cuptoarele de rectificare, celulele electrolitice de aluminiu și căptușelile cuptoarelor de topire a cuprului; în plus, este utilizat pentru a produce ceramică de carbură de siliciu de înaltă calitate, cu proprietăți excelente, inclusiv rezistență chimică la coroziune, ca duze de rachetă și componente de motor utilizate în industria aerospațială și aeronautică.

Electronică

Carbura de siliciu este un material semiconductor fascinant, cu proprietăți electrice și termice unice. Acest lucru îi permite să funcționeze alternativ ca conductor (precum firele de cupru) și ca izolator (precum izolația polimerică care acoperă aceste fire) în timpul existenței sale, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru aplicații electronice de putere de înaltă tensiune, precum invertoarele de tracțiune pentru vehicule electrice sau convertoarele DC/DC din sistemele de energie solară.

SiC poate fi transformat în semiconductori de putere prin dopaj cu azot sau fosfor pentru dispozitive de tip n sau beriliu, bor sau aluminiu pentru cele de tip p. Acest lucru permite obținerea de dispozitive cu tensiuni de cădere mai mari, viteze de comutare mai rapide și rezistență la pornire redusă în comparație cu semiconductorii de putere mai tradiționali, precum IGBT-urile și tranzistoarele bipolare.

Datorită acestor beneficii, mulți producători de electronice utilizează carbura de siliciu în produsele lor. Această tendință se va intensifica probabil pe măsură ce societatea va trece la fabricarea de vehicule electrice și la soluții de stocare a energiei regenerabile.

Proprietățile unice ale carburii de siliciu au dat naștere unor soluții inovatoare care revoluționează industria electronicii de putere. Companii precum Silicon Labs oferă soluții de izolare adaptate special pentru aplicațiile vehiculelor electrice, facilitând producătorilor construirea de produse care utilizează SiC. Acest lucru poate crește eficiența vehiculelor electrice, reducând în același timp pierderile de energie în timpul transmiterii de la baterie la motor, ceea ce conduce la un viitor mai durabil pentru planeta noastră și oamenii săi.

Metal

Carbura de siliciu se remarcă printr-o duritate excepțională, având în același timp o rezistență chimică excelentă. Acesta poate rezista la temperaturi de până la 1300o F în prezența soluțiilor acide și alcaline fierbinți, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații care implică condensarea vaporilor corozivi din gazele purtătoare sau separarea sau condensarea vaporilor din gazele purtătoare. În plus, carbura de siliciu are o rezistență excelentă la toate metalele topite, precum și la majoritatea acizilor hidrofluorici.

Carbura de siliciu, un material ceramic anorganic, este extrem de dură și durabilă, capabilă să reziste la temperaturi extreme de până la 1600 de grade C și la șocuri mecanice puternice fără a suferi uzură sau abraziune. Ca abraziv în procesele de prelucrare, cum ar fi sablarea, șlefuirea, tăierea cu jet de apă etc., se utilizează adesea carbura de siliciu. În plus, aditivii de carbură de siliciu pot crește rezistența cimentului.

Structura cristalină unică a carburii de siliciu are numeroase utilizări, de la utilizarea sa în materiale refractare și ceramică pentru a rezista la temperaturi ridicate până la izolarea împotriva radiațiilor în reactoarele nucleare și în siderurgie, datorită toleranței excelente la căldură și proprietăților sale de dilatare termică redusă. În plus, căptușelile din carbură de siliciu pentru turbinele industriale cu gaz, precum și electronicele de putere de înaltă tensiune, cum ar fi invertoarele de tracțiune, fac adesea parte din compoziția acestora.

Edward Acheson a sintetizat pentru prima dată carborundum artificial în 1891, în timp ce lucra la procesul său de sintetizare a diamantelor sintetice, când a găsit mici cristale negre într-o topitură de siliciu și carbon încălzită electric, pe care a numit-o carborundum (din latină: "carbido de carburo"). Ulterior, a fost găsit în mod natural sub formă de formațiuni minerale de moissanite în craterul meteoric Canyon Diablo din Arizona.