Bearbejdning af keramisk siliciumcarbid - Processer, anvendelser og typer

Præcisionsbearbejdede sintrede siliciumcarbidkomponenter behandlet af Singapore Fountyl Technologies PTE Ltd., I alle applikationer, der kræver højpræcisionstekniske komponenter, er det vigtigt at erkende vanskelighederne ved at behandle siliciumcarbid. På trods af sin høje hårdhedsværdi er det stadig et relativt skørt materiale, som kun kan bearbejdes ved hjælp af diamantslibeteknikker. Derfor er bearbejdning af dygtige og erfarne operatører fordelagtige, da forkerte procedurer kan skabe underjordiske skader og mikrorevner, der kan føre til for tidlig fejl, når komponenten udsættes for arbejdsbelastning under brug.

Syntetisk siliciumcarbid:

Normalt fremstilles siliciumcarbid ved hjælp af Acheson-processen, som involverer opvarmning af silicasand og kulstof til høje temperaturer i en Acheson-grafitmodstandsovn. Det kan danne fint pulver eller bundne klumper og skal knuses og males, før det kan bruges som pulverråmateriale. Når først siliciumcarbiden er i pulverform, kan kornene af forbindelsen bindes sammen ved sintring for at danne en meget nyttig ingeniørkeramik, der har en bred vifte af anvendelser i mange fremstillingsindustrier.

Typer af siliciumcarbid:

Siliciumcarbidprodukter til kommercielle tekniske applikationer fremstilles i tre former. Disse er:

Sintret siliciumcarbid (SSC)

Nitridbundet siliciumcarbid (NBSC) og

Reaktivt bundet siliciumcarbid (RBSC)

Andre varianter af forbindelsen omfatter lerbundet siliciumcarbid og SiAlon-bundet siliciumcarbid. Der er også et kemisk dampaflejret siliciumcarbid kaldet CVD siliciumcarbid, som er en ekstremt ren form af forbindelsen.

For at sintre siliciumcarbid er det nødvendigt at tilsætte et sintringsmiddel, som er med til at danne en flydende fase ved sintringstemperaturen og derved binde siliciumcarbidkornene sammen.

Hovedanvendelser af siliciumcarbid:

Siliciumcarbid har mange anvendelser i forskellige industrier. Dens fysiske hårdhed gør den ideel til slibende bearbejdning af slibning, honing, sandblæsning og vandstråleskæring.

Siliciumcarbid kan modstå meget høje temperaturer uden at gå i stykker eller deformeres og bruges til at lave keramiske bremseskiver til sportsvogne. Det bruges også i skudsikre veste som et armeringsmateriale og et tætningsringmateriale til pumpeakseltætninger, hvor det ofte arbejder ved høje hastigheder, når det er i kontakt med lignende siliciumcarbidtætninger. En af de vigtigste fordele ved disse applikationer er den høje termiske ledningsevne af siliciumcarbid, som er i stand til at sprede friktionsvarme genereret af friktionsgrænsefladen.

Materialets høje overfladehårdhed gør det muligt at bruge det i mange tekniske applikationer, der kræver en høj grad af glidning, erosion og korrosivt slid. Normalt kan dette bruges til komponenter, der anvendes i pumper, eller for eksempel ventiler i oliefeltsapplikationer, hvor traditionelle metalkomponenter kan udvise for høje slidhastigheder, hvilket fører til hurtig fejl.

Sammensætningen har unikke elektriske egenskaber som en halvleder, hvilket gør den ideel til fremstilling af ultrahurtige og højspændingslysemitterende dioder, MOSFET'er og tyristorer til højeffektafbrydere.

Materialet har en lav varmeudvidelseskoefficient, hårdhed, stivhed og termisk ledningsevne, hvilket gør det til et ideelt spejlmateriale til astronomiske teleskoper. Siliciumcarbidfibre, kaldet filamenter, bruges til at måle gastemperatur ved hjælp af en optisk teknik kaldet filamentpyrometri.

Den bruges også til varmeelementer, der skal tilpasses ekstremt høje temperaturer. Det bruges endda i atomkraft til at yde strukturel støtte til højtemperatur gaskølede reaktorer.