Карбід кремнію - високотемпературний вогнетривкий матеріал

Карбід кремнію - надзвичайно тверда і міцна неоксидна кераміка, що відрізняється шаруватою кристалічною структурою, яка містить чотири атоми вуглецю і два атоми кремнію в первинних координаційних тетраедрах. Існує щонайменше 70 різних форм або політипів карбіду кремнію.

Сучасне застосування графіту включає абразивні матеріали, вогнетриви для плавильних печей і виробничих ліній для виробництва флоат-скла, а також різні інженерні компоненти. Він має чудову фізичну зносостійкість, хімічну стійкість і низький коефіцієнт теплового розширення.

Стійкість до високих температур

Чудова термостійкість карбіду кремнію робить його придатним для багатьох промислових застосувань, що вимагають високих робочих температур, таких як нагрівальні елементи для електричних печей, виробництво кераміки або кольорових металів.

Виняткова стійкість до напруги робить цю сполуку придатною для використання між лініями електропередач і землею, допомагаючи запобігти руйнуванню електромереж від ударів блискавки.

Муассаніт зустрічається в природі у вигляді рідкісного дорогоцінного каменю муассаніту; однак масове виробництво почалося в 1893 році для використання в якості абразивного та електричного компонента. Матеріал зазвичай виглядає як кристали від зеленого до синювато-чорного кольору з переливами.

Високотемпературна стабільність

Карбід кремнію - це надзвичайно твердий і міцний синтетичний мінерал з чудовою теплопровідністю і стійкістю до корозії, що робить його придатним вогнетривким матеріалом.

Карбід кремнію має вигляд переливчастих кристалів від жовтого, зеленого до синювато-чорного кольору з власною яскравою люмінесценцією. Його структура є одночасно жорсткою та гнучкою.

SiC обробляється в складні форми в зеленому або бісквітному стані перед спіканням для повного ущільнення. Після спікання його допуски стають жорсткими; цього можна досягти за допомогою дуже точних алмазних інструментів або кругів.

Стійкість до високотемпературної корозії

Карбід кремнію - це інертний матеріал з відмінною стійкістю до високотемпературної корозії завдяки високій температурі плавлення, низькому тепловому розширенню і жорсткості.

Чистий карбід кремнію можна отримати за допомогою процесу Lely, в якому сублімований матеріал з гранітного тигля сублімується при високих температурах, а потім осаджується на графіт при більш низьких температурах для подальшого осадження на графіт при більш низьких температурах. Промисловий діоксид кремнію часто містить домішки алюмінію, заліза та вуглецю.

Корозія карбіду кремнію може відбуватися як у відновлювальному, так і в окислювальному середовищі, залежно від багатьох факторів, таких як хімічні речовини, що впливають на нього, присутні домішки та допоміжні речовини, що використовуються під час спікання.

Високотемпературна електропровідність

Карбід кремнію має відмінну електропровідність, що робить його чудовим матеріалом для застосування при високих температурах і напрузі. Крім того, його широка заборонена зона робить його особливо придатним для використання в електронних пристроях.

У чистому вигляді SiC діє як електричний ізолятор, але з додаванням домішок він може проявляти напівпровідність і підвищувати свою здатність витримувати високі температури і напругу.

ACM пропонує чорний і зелений порошок карбіду кремнію з різною зернистістю для використання у зв'язаних і спеціальних вогнетривах, композитних матеріалах з металевою матрицею та пічних меблях.

Високотемпературна електроізоляція

Карбід кремнію - інертний матеріал, негорючий і не реагує на більшість хімічних речовин. Його кристали, отримані шляхом плавлення кремнезему та вуглецю в електродуговій печі, мають відтінки від жовто-зеленого до синювато-чорного і демонструють унікальну для нього переливчастість.

Виробництво у великих масштабах зосереджене в основному на керамічних абразивах і застосуванні в якості абразиву. Муассаніт зустрічається в природі як рідкісний мінерал муассаніт. Муассаніт має відмінні електроізоляційні властивості при кімнатній температурі з низькою швидкістю теплового розширення і стійкістю до хімічних реакцій; крім того, він має відмінні електроізоляційні властивості при низьких температурах, а також стійкість до хімічних реакцій і навіть може діяти як напівпровідник з концентрацією носіїв 5×1017 см-3 в спеченому стані.

Високотемпературна зносостійкість

Карбід кремнію має високу стійкість до абразивного та ударного зносу, що робить його ідеальним абразивним матеріалом. Карбід кремнію використовується як абразив у таких виробах, як наждачний папір, шліфувальні круги та ріжучі інструменти, тверда кераміка та вогнетривка цегла, гальмівні накладки, футеровка печей та нагрівальні елементи.

Висока чистота і стійкість до хімічних впливів при температурі роблять PTFE ідеальним матеріалом для опор лотків для пластин і лопатей в напівпровідникових печах, а також як ключовий компонент термісторів і варисторів. Крім того, його міцність, стабільність і низька щільність пор також роблять його фантастичним вибором для ущільнювальних кілець і механічних ущільнень.

Високотемпературна термостійкість

Вогнетривкі елементи з карбіду кремнію забезпечують стійкість до високих температур і термічних ударів, а також захист від корозії від плавикової, сірчаної та інших кислот.

SiC вирізняється низьким коефіцієнтом теплового розширення і витримує тиск до 6,5 ГПа, що робить його привабливим матеріалом для дзеркал астрономічних телескопів.

Карбід кремнію існує у щонайменше 70 кристалічних формах. Найчастіше зустрічається альфа-карбід кремнію з гексагональною кристалічною структурою, схожою на вюрцит; інші популярні поліморфи включають бета- та гранецентрований кубічний (ГЦК).

Високотемпературне термічне розширення

Карбід кремнію - це стійкий до високих температур матеріал, який часто використовується як керамічна пластина в бронежилетах або як абразив. Хоча в природі він зустрічається у вигляді дорогоцінного каменю муассаніту, виробництво карбіду кремнію для масових електронних застосувань значно випередило темпи видобутку цього рідкісного каменю.

Низькі коефіцієнти теплового розширення роблять карбідні вогнетривкі матеріали кращими за інші вогнетривкі матеріали і дозволяють їм працювати за значно вищих температур. Крім того, їх відносно низька залежність коефіцієнта термічного розширення від тиску є особливо корисною у сценаріях глибокої мантійної конвекції на карбідних планетах.

Високотемпературна механічна стабільність

Чудова механічна стабільність карбіду кремнію робить його привабливим матеріалом для деталей, які повинні залишатися стабільними при високих температурах, в тому числі тих, що піддаються впливу різних органічних і неорганічних кислот, а також солей, лугів і навіть розплавленого заліза. Крім того, карбід кремнію забезпечує значний захист від корозії багатьох органічних кислот, а також солей, лугів та інших кислот, що містяться в сольових розчинах і розчинах солей.

Завдяки своїй надзвичайно високій температурі плавлення і міцності на розрив, сапфір може зберігати форму при температурі понад 1000 градусів за Цельсієм, що робить його чудовим матеріалом для дзеркал телескопів в астрономії. Крім того, стійкість до окислення і хімічна стабільність роблять сапфір придатним для виготовлення компонентів газових турбін та інших складних застосувань.

Високотемпературна міцність

Карбід кремнію - це інертний, твердий, синтетичний матеріал з чудовою теплопровідністю і міцністю при підвищених температурах, з відмінною корозійною стійкістю до більшості органічних кислот, неорганічних солей, лугів і рідких металів.

Зелений карбід кремнію використовується у зв'язаних і спеціальних вогнетривах, композитних матеріалах з металевою матрицею, пічних меблях і як абразив. Доступна зернистість в діапазоні 8-1500.

Промислове виробництво SiC здійснюється за допомогою модифікованого процесу Lely, в якому порошок або грудки SiC поміщаються в циліндричний графітовий тигель і нагріваються до високих температур в електричному нагрівачі.