Karbid krem\u00edka (SiC) je tvrd\u00fd, chemicky inertn\u00fd materi\u00e1l, ktor\u00fd sa \u0161iroko pou\u017e\u00edva ako abraz\u00edvum aj ako keramick\u00e1 zlo\u017eka vo v\u00fdrobkoch s vysokou odolnos\u0165ou. SiC je k dispoz\u00edcii v r\u00f4znych ve\u013ekostiach z\u0155n a form\u00e1toch spojiva s r\u00f4znymi \u00farov\u0148ami \u010distoty a hustoty, a preto ho mo\u017eno n\u00e1js\u0165 v\u0161ade, od priemyseln\u00fdch aplik\u00e1ci\u00ed a\u017e po v\u00fdrobn\u00e9 zariadenia spotrebn\u00e9ho tovaru.<\/p>\n
SiC prv\u00fdkr\u00e1t komer\u010dne masovo vyrobil Edward Goodrich Acheson v roku 1891 svoj\u00edm Achesonov\u00fdm procesom po tom, \u010do pri zahrievan\u00ed elektricky zahriateho roztoku hliny a pr\u00e1\u0161kov\u00e9ho koksu objavil \u010dierne kry\u0161t\u00e1ly podobn\u00e9 moissanitu.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka (SiC) je extr\u00e9mne tvrd\u00fd materi\u00e1l s jedine\u010dn\u00fdmi keramick\u00fdmi a polovodi\u010dov\u00fdmi vlastnos\u0165ami, v\u010faka \u010domu je fantastickou vo\u013ebou pre aplik\u00e1cie odoln\u00e9 vo\u010di vysok\u00fdm teplot\u00e1m a opotrebovaniu. V\u010faka svojim polovodi\u010dov\u00fdm vlastnostiam so \u0161irokou p\u00e1smovou medzerou m\u00f4\u017ee SiC pracova\u0165 pri ove\u013ea vy\u0161\u0161\u00edch teplot\u00e1ch ako be\u017en\u00e9 polovodi\u010de a z\u00e1rove\u0148 sa m\u00f4\u017ee pochv\u00e1li\u0165 vynikaj\u00facou odolnos\u0165ou proti oderu, keramickou pevnos\u0165ou a elektrick\u00fdmi vlastnos\u0165ami - vlastnos\u0165ami, ktor\u00e9 v\u00fdznamne prispeli k revol\u00facii vo v\u00fdkonovej elektronike, ktor\u00e1 v s\u00fa\u010dasnosti prebieha.<\/p>\n
SiC sa m\u00f4\u017ee vyskytova\u0165 v pr\u00edrode ako miner\u00e1l moissanit vo ve\u013emi obmedzenom mno\u017estve; jeho hlavn\u00e9 pou\u017eitie v priemysle je v\u0161ak syntetick\u00e1 v\u00fdroba. Jedna z be\u017ene pou\u017e\u00edvan\u00fdch met\u00f3d je zn\u00e1ma ako Achesonov proces, ktor\u00fd prv\u00fdkr\u00e1t n\u00e1hodne objavil Edward Goodrich Acheson pri pokuse o vytvorenie diamantov v roku 1891. Primie\u0161an\u00edm pr\u00e1\u0161kov\u00e9ho kremi\u010dit\u00e9ho koksu do elektrickej pece a prechodom elektrick\u00e9ho pr\u00fadu sa Achesonovi podarilo vytvori\u0165 tvrd\u00e9 modr\u00e9 kry\u0161t\u00e1ly, ktor\u00e9 nazval \"karborundum\".<\/p>\n
Tento proces sa v s\u00fa\u010dasnosti vo ve\u013ekej miere pou\u017e\u00edva na v\u00fdrobu SiC, pri\u010dom Achesonov n\u00e1vrh na jeho v\u00fdrobu vyu\u017e\u00edva nieko\u013eko z\u00e1vodov po celom svete. Postup sa za\u010d\u00edna zmie\u0161an\u00edm ve\u013ek\u00e9ho mno\u017estva kremi\u010dit\u00e9ho piesku a pr\u00e1\u0161kov\u00e9ho uhl\u00edkov\u00e9ho koksu pred zahrievan\u00edm v elektrickej peci vybavenej grafitovou ty\u010dou ako chladi\u010dom, aby sa zabr\u00e1nilo tvorbe karbidu krem\u00edka z plynn\u00e9ho oxidu uho\u013enat\u00e9ho.<\/p>\n
Po ochladen\u00ed zmes stuhne na valcovit\u00fd ingot s vrstvami a-SiC, b-SiC a nezreagovan\u00e9ho materi\u00e1lu na vonkaj\u0161ej strane. B-SiC sa vyzna\u010duje hrubou kry\u0161t\u00e1lovou \u0161trukt\u00farou, zatia\u013e \u010do A-SiC sa m\u00f4\u017ee pochv\u00e1li\u0165 ve\u013emi jemnou \u0161trukt\u00farou; potom sa tieto zelen\u00e9 alebo \u010dierne ingoty SiC m\u00f4\u017eu \u010falej spracov\u00e1va\u0165 v z\u00e1vislosti od ich zam\u00fd\u0161\u013ean\u00e9ho pou\u017eitia - niekedy sa drvia, mel\u00fa a chemicky upravuj\u00fa, aby sa dosiahla kvalita pre ka\u017ed\u00e9 pou\u017eitie.<\/p>\n
Na vytvorenie kone\u010dn\u00e9ho produktu sa a-SiC rozomelie na pr\u00e1\u0161ok a potom sa zmie\u0161a s neoxidov\u00fdmi spek\u00e1rskymi pomocn\u00fdmi l\u00e1tkami, ako je organokremi\u010dit\u00fd, aby sa vytvorila pasta. Po vytvoren\u00ed sa t\u00e1to pasta m\u00f4\u017ee zhutni\u0165 a vytvarova\u0165 bu\u010f vytl\u00e1\u010dan\u00edm, alebo izostatick\u00fdm lisovan\u00edm za studena, aby sa vytvoril spekan\u00fd materi\u00e1l, ktor\u00fd potom prech\u00e1dza r\u00f4znymi kontrolami, testami a kontrolami kvality, aby sa zabezpe\u010dilo, \u017ee sp\u013a\u0148a \u0161pecifick\u00e9 potreby aplik\u00e1cie.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka vznik\u00e1 zahrievan\u00edm kremi\u010dit\u00e9ho piesku s uhl\u00edkom z uhlia alebo ropn\u00e9ho koksu s n\u00edzkym obsahom popola (be\u017ene ozna\u010dovan\u00e9ho ako smoln\u00fd koks). Tento materi\u00e1l sa v pr\u00edrode vyskytuje v nepatrn\u00fdch mno\u017estv\u00e1ch ako moissanit; v\u00e4\u010d\u0161ina komer\u010dnej v\u00fdroby v\u0161ak zah\u0155\u0148a syntetick\u00e9 met\u00f3dy a m\u00e1 \u0161ir\u0161ie p\u00e1sov\u00e9 rozhranie ako kov pre lep\u0161ie elektrick\u00e9 aplik\u00e1cie.<\/p>\n
Tento proces, zn\u00e1my ako Lelyho met\u00f3da, vyu\u017e\u00edva \u017eulov\u00fd t\u00e9glik zahriaty na vysok\u00fa teplotu 2700 stup\u0148ov Celzia, aby sa krem\u00edk a uhl\u00edk sublimovali do kry\u0161t\u00e1lov karbidu krem\u00edka - \u010dist\u00e9 kry\u0161t\u00e1ly karbidu krem\u00edka s\u00fa bezfarebn\u00e9; priemyseln\u00e9 v\u00fdrobky niekedy obsahuj\u00fa pr\u00edmesi \u017eeleza. Po zahriat\u00ed na tieto teploty sa kry\u0161t\u00e1ly pri ni\u017e\u0161\u00edch teplot\u00e1ch ukladaj\u00fa na grafit a nakoniec sa z nich st\u00e1vaj\u00fa priemyseln\u00e9 (a-SiC) alebo metalurgick\u00e9 (b-SiC) v\u00fdrobky.<\/p>\n
Materi\u00e1ly vyroben\u00e9 z karbidu krem\u00edka maj\u00fa po\u010detn\u00e9 uplatnenie v r\u00f4znych oblastiach, od br\u00fasnych materi\u00e1lov a rezn\u00fdch n\u00e1strojov a\u017e po polovodi\u010dov\u00fa elektroniku a v\u00fdrobu opotrebite\u013en\u00fdch dielov. V\u010faka ich tvrdosti (9 na Mohsovej stupnici) s\u00fa vyh\u013ead\u00e1van\u00e9 najm\u00e4 v metalurgickom a \u017eiaruvzdornom priemysle, a to v\u010faka svojim antikor\u00f3znym vlastnostiam, ako aj v\u010faka tomu, \u017ee sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa na odolnos\u0165 proti kor\u00f3zii a oderu - ide\u00e1lnym vlastnostiam, v\u010faka ktor\u00fdm je tento h\u00fa\u017eevnat\u00fd materi\u00e1l skvel\u00fd na v\u00fdrobu opotrebite\u013en\u00fdch dielov. Karbid krem\u00edka sa m\u00f4\u017ee pochv\u00e1li\u0165 aj vynikaj\u00facimi elektroizola\u010dn\u00fdmi vlastnos\u0165ami, v\u010faka \u010domu je vhodn\u00fd na pou\u017eitie v elektronike v\u010faka svojej schopnosti odol\u00e1va\u0165 ve\u013emi vysok\u00e9mu nap\u00e4tiu - ide\u00e1lny na v\u00fdrobu opotrebite\u013en\u00fdch dielov!<\/p>\n
Karbid krem\u00edka existuje ako dva polymorfy: a-SiC a b-SiC, pri\u010dom ka\u017ed\u00fd z nich m\u00e1 vlastn\u00fa kry\u0161t\u00e1lov\u00fa \u0161trukt\u00faru. A-SiC je roz\u0161\u00edrenej\u0161\u00ed z t\u00fdchto dvoch foriem a vykazuje hexagon\u00e1lnu kry\u0161t\u00e1lov\u00fa \u0161trukt\u00faru podobn\u00fa wurtzitu, zatia\u013e \u010do b-SiC sa zvy\u010dajne vyzna\u010duje \u0161trukt\u00farou zinku blende; ani jedna z t\u00fdchto foriem karbidu krem\u00edka nie je tak\u00e1 popul\u00e1rna.<\/p>\n
a-SiC je vo v\u0161eobecnosti preferovanou priemyselnou formou karbidu krem\u00edka a mal by by\u0165 jeho prvou vo\u013ebou pre vysokoteplotn\u00e9 aplik\u00e1cie. Hoci je drah\u0161\u00ed, jeho vynikaj\u00faca tvrdos\u0165 a tepeln\u00e1 vodivos\u0165 ho robia obzvl\u00e1\u0161\u0165 vhodn\u00fdm na tieto \u00fa\u010dely. Okrem toho ho mo\u017eno e\u0161te viac spevni\u0165 a zv\u00fd\u0161i\u0165 jeho odolnos\u0165 proti oderu; tak\u00e9to mo\u017enosti dopovania m\u00f4\u017eu zah\u0155\u0148a\u0165 pr\u00eddavky dus\u00edka, fosforu alebo ber\u00fdlia.<\/p>\n
Chemick\u00e9 zlo\u017eenie rob\u00ed a-SiC ide\u00e1lnym na pou\u017eitie ako keramick\u00fd, anorganick\u00fd materi\u00e1l. Keramika sa \u010dasto zamie\u0148a s karbidom krem\u00edka kv\u00f4li ich podobn\u00fdm fyzik\u00e1lnym vlastnostiam; strojn\u00ed in\u017einieri v\u0161ak zvy\u010dajne ozna\u010duj\u00fa ako keramiku ne\u010dist\u00e9 kry\u0161tality a-SiC spojen\u00e9 r\u00f4znymi spojivami pod vysok\u00fdm tlakom a teplotou, zatia\u013e \u010do elektrotechnici pou\u017e\u00edvaj\u00fa tento term\u00edn na ozna\u010denie \u010dist\u00fdch do\u0161ti\u010diek tohto materi\u00e1lu.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka je mimoriadne tvrd\u00fd materi\u00e1l, druh\u00fd najtvrd\u0161\u00ed po diamante. Zrn\u00e1 tohto materi\u00e1lu, ktor\u00e9 sa prirodzene nach\u00e1dzaj\u00fa v moissanite a masovo sa vyr\u00e1baj\u00fa od roku 1893 ako br\u00fasivo, sa daj\u00fa sp\u00e1ja\u0165 aj spekan\u00edm, \u010d\u00edm vznikaj\u00fa ve\u013emi tvrd\u00e9 keramick\u00e9 materi\u00e1ly, ktor\u00e9 sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa napr\u00edklad v brzd\u00e1ch automobilov a nepriestreln\u00fdch vest\u00e1ch, ako aj v prieh\u013eadn\u00fdch keramick\u00fdch form\u00e1ch zn\u00e1mych ako brikety na pou\u017eitie so sveteln\u00fdmi di\u00f3dami (LED).<\/p>\n
Karbid krem\u00edka na pou\u017eitie v kovoobr\u00e1ban\u00ed a \u017eiaruvzdorn\u00fdch materi\u00e1loch sa zvy\u010dajne vyr\u00e1ba pomocou elektrickej odporovej pece vybavenej stenami z uhl\u00edkov\u00fdch vodi\u010dov. Cez tento vodi\u010d potom prech\u00e1dza pr\u00fad, ktor\u00fd iniciuje chemick\u00fa reakciu medzi uhl\u00edkom z koksu a oxidom kremi\u010dit\u00fdm v piesku, ktorej v\u00fdsledkom je \u010dist\u00fd kubick\u00fd pr\u00e1\u0161ok karbidu krem\u00edka, ktor\u00fd m\u00e1 svetlo\u017elt\u00fd odtie\u0148.<\/p>\n
V\u00fdroba karbidu krem\u00edka sa riadi touto v\u0161eobecnou met\u00f3dou, hoci sa m\u00f4\u017eu vyskytn\u00fa\u0165 odch\u00fdlky. Niektor\u00ed v\u00fdrobcovia pou\u017e\u00edvaj\u00fa \u017eiaruvzdorn\u00fa hlinu, ktor\u00e1 sa pred zahrievan\u00edm kombinuje s pr\u00e1\u0161kom, aby sa zabr\u00e1nilo rastu hrdla; in\u00e9 postupy vytv\u00e1raj\u00fa hustej\u0161ie formy infiltr\u00e1ciou vyp\u00e1len\u00e9ho telesa plynn\u00fdm alebo tekut\u00fdm krem\u00edkom.<\/p>\n
Extr\u00e9mna tvrdos\u0165 karbidu krem\u00edka a jeho odolnos\u0165 vo\u010di opotrebovaniu, vysok\u00fdm teplot\u00e1m a tepeln\u00fdm \u0161okom z neho robia neocenite\u013en\u00fd materi\u00e1l. Karbid krem\u00edka zohr\u00e1va v\u00fdznamn\u00fa \u00falohu pri v\u00fdrobe ocele, preto\u017ee zvy\u0161uje \u00fa\u010dinnos\u0165 pece t\u00fdm, \u017ee produkuje \u010distej\u0161ie \u017eelezo. Okrem toho karbid krem\u00edka sl\u00fa\u017ei ako vynikaj\u00faci \u017eiaruvzdorn\u00fd materi\u00e1l v\u010faka svojej odolnosti vo\u010di teplu a tepeln\u00fdm \u0161okom.<\/p>\n
Pevnos\u0165, tvrdos\u0165 a l\u00e1mavos\u0165 karbidu krem\u00edka z neho rob\u00ed nenahradite\u013en\u00fd materi\u00e1l pre br\u00fasne kot\u00fa\u010de pou\u017e\u00edvan\u00e9 na obr\u00e1banie ocele, oxidov hlin\u00edka a keramiky. Okrem toho jeho schopnos\u0165 odol\u00e1va\u0165 po\u017eiadavk\u00e1m na vysok\u00e9 nap\u00e4tie z neho rob\u00ed hlavn\u00e9ho kandid\u00e1ta pre elektromotory a gener\u00e1tory v elektrick\u00fdch vozidl\u00e1ch; okrem toho je ide\u00e1lny pre vysokor\u00fdchlostn\u00e9 altern\u00e1tory v elektrick\u00fdch automobiloch, preto\u017ee jeho pou\u017eitie pom\u00e1ha pred\u013a\u017ei\u0165 dojazd a z\u00e1rove\u0148 zn\u00ed\u017ei\u0165 ve\u013ekos\u0165 a hmotnos\u0165 syst\u00e9mov na uskladnenie energie.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka je jedn\u00fdm z najtvrd\u0161\u00edch materi\u00e1lov, ak\u00e9 \u010dlovek pozn\u00e1, ale medzi jeho \u010fal\u0161ie u\u017eito\u010dn\u00e9 vlastnosti patr\u00ed chemick\u00e1 a tepeln\u00e1 odolnos\u0165, ako aj vysok\u00e1 pevnos\u0165 a trvanlivos\u0165. Polovodi\u010dov\u00e9 vlastnosti robia tento materi\u00e1l mimoriadne atrakt\u00edvnym, preto\u017ee umo\u017e\u0148uj\u00fa jeho pou\u017eitie v elektronick\u00fdch zariadeniach, ktor\u00e9 zosil\u0148uj\u00fa, prep\u00ednaj\u00fa alebo konvertuj\u00fa sign\u00e1ly v r\u00e1mci elektrick\u00e9ho obvodu. Okrem toho karbid krem\u00edka pracuje pri vy\u0161\u0161\u00edch teplot\u00e1ch a frekvenci\u00e1ch ako tradi\u010dn\u00e9 krem\u00edkov\u00e9 polovodi\u010de, \u010do z neho rob\u00ed vynikaj\u00facu vo\u013ebu pre aplik\u00e1cie v\u00fdkonovej elektroniky.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka prv\u00fdkr\u00e1t umelo syntetizoval chemik Edward Goodrich Acheson v roku 1891 pri pokuse vyrobi\u0165 diamanty prechodom elektrick\u00e9ho pr\u00fadu cez hlinu. Namiesto toho Acheson objavil tvrd\u00e9 \u010dierne kry\u0161t\u00e1ly pripom\u00ednaj\u00face oxid kremi\u010dit\u00fd, ktor\u00e9 boli komercializovan\u00e9 ako priemyseln\u00e9 br\u00fasivo pod p\u00f4vodn\u00fdm n\u00e1zvom karborundum.<\/p>\n
V\u00fdrobcovia pou\u017e\u00edvaj\u00fa riaden\u00fd vysokoteplotn\u00fd proces na v\u00fdrobu monokry\u0161talick\u00e9ho karbidu krem\u00edka s pou\u017eit\u00edm z\u00e1kladn\u00fdch materi\u00e1lov s vysoko \u010dist\u00fdm krem\u00edkom a uhl\u00edkom, zvy\u010dajne prostredn\u00edctvom pr\u00e1\u0161kov\u00e9ho zdrojov\u00e9ho materi\u00e1lu ako suroviny na rast kry\u0161t\u00e1lov v prostred\u00ed bez zne\u010distenia ovzdu\u0161ia alebo prachu.<\/p>\n
Z\u00e1kladn\u00e9 materi\u00e1ly sa kombinuj\u00fa v peci a vystavuj\u00fa sa intenz\u00edvnemu teplu a tlaku, aby sa vytvoril jedin\u00fd kry\u0161t\u00e1l s ve\u013ek\u00fdm priemerom. Tento kry\u0161t\u00e1l je ve\u013emi d\u00f4le\u017eit\u00fd, preto\u017ee jeho vlastnosti ur\u010duj\u00fa, \u010do sa nakoniec stane karbidom krem\u00edka; preto mus\u00ed by\u0165 jeho kvalita bezchybn\u00e1. Okrem toho mus\u00ed by\u0165 koncentr\u00e1cia v\u00fdchodiskov\u00e9ho materi\u00e1lu presne nastaven\u00e1 tak, aby sa karbid krem\u00edka vyr\u00e1bal v s\u00falade s po\u017eadovanou stechiometriou: tri at\u00f3my uhl\u00edka na ka\u017ed\u00e9 dva at\u00f3my krem\u00edka vyroben\u00e9 pri v\u00fdrobe karbidu krem\u00edka.<\/p>\n
Po ochladen\u00ed sa ingot starostlivo rozdrv\u00ed a zatriedi, niekedy sa op\u00e4\u0165 pomelie a potom sa chemicky uprav\u00ed, aby sa dosiahli \u0161pecifick\u00e9 vlastnosti pre konkr\u00e9tne pou\u017eitie. V\u00fdsledn\u00fd materi\u00e1l je h\u00fa\u017eevnat\u00e1 keramika s vynikaj\u00facou tvrdos\u0165ou 9 na Mohsovej stupnici, ktor\u00e1 je vysoko odoln\u00e1 vo\u010di kor\u00f3zii a chemicky inertn\u00e1 vo\u010di v\u00e4\u010d\u0161ine z\u00e1sad a kysel\u00edn - a vysoko stabiln\u00e1 pri vysok\u00fdch teplot\u00e1ch.<\/p>\n
Po narezan\u00ed na pl\u00e1tky sa tieto ingoty kr\u00e1jaj\u00fa a tvaruj\u00fa r\u00f4znymi technikami do v\u00fdrobkov vhodn\u00fdch na konkr\u00e9tne pou\u017eitie. Po dokon\u010den\u00ed tvarovania mus\u00ed spekan\u00fd karbid krem\u00edka prejs\u0165 rozmerov\u00fdmi sk\u00fa\u0161kami a kontrolami, aby sa zabezpe\u010dilo, \u017ee pred uvo\u013enen\u00edm na pou\u017eitie sp\u013a\u0148a normy kvality.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Karbid krem\u00edka (SiC) je tvrd\u00fd, chemicky inertn\u00fd materi\u00e1l, ktor\u00fd sa \u0161iroko pou\u017e\u00edva ako abraz\u00edvum aj ako keramick\u00e1 zlo\u017eka vo v\u00fdrobkoch s vysokou odolnos\u0165ou. SiC je k dispoz\u00edcii v r\u00f4znych ve\u013ekostiach z\u0155n a form\u00e1toch spojiva s r\u00f4znymi \u00farov\u0148ami \u010distoty a hustoty, a preto ho mo\u017eno n\u00e1js\u0165 v\u0161ade, od priemyseln\u00fdch aplik\u00e1ci\u00ed a\u017e po v\u00fdrobn\u00e9 zariadenia na v\u00fdrobu spotrebn\u00e9ho tovaru. SiC bol prv\u00fdkr\u00e1t s\u00e9riovo komer\u010dne vyr\u00e1ban\u00fd ...<\/p>\n