Bearbetning av keramisk kiselkarbid - Processer, applikationer och typer

Precisionsbearbetade sintrade kiselkarbidkomponenter bearbetade av Singapore Fountyl Technologies PTE Ltd., I alla applikationer som kräver högprecisionstekniska komponenter är det viktigt att inse svårigheterna med att bearbeta kiselkarbid. Trots sitt höga hårdhetsvärde är det fortfarande ett relativt sprött material som endast kan bearbetas med diamantslipningstekniker. Därför är bearbetningsoperationer av skickliga och erfarna operatörer fördelaktiga, eftersom felaktiga procedurer kan skapa skador under ytan och mikrosprickor som kan leda till för tidigt fel när komponenten utsätts för arbetsbelastning under användning.

Syntetisk kiselkarbid:

Vanligtvis produceras kiselkarbid med Acheson-processen, som innebär att kiseldioxidsand och kol värms upp till höga temperaturer i en Acheson-grafitmotståndsugn. Det kan bilda fina pulver eller bundna klumpar och måste krossas och malas innan det kan användas som pulverråvara. När väl kiselkarbiden är i pulverform kan kornen av föreningen bindas samman genom sintring för att bilda en mycket användbar teknisk keramik som har ett brett användningsområde i många tillverkningsindustrier.

Typer av kiselkarbid:

Kiselkarbidprodukter för kommersiella tekniska tillämpningar produceras i tre former. Dessa är:

Sintrad kiselkarbid (SSC)

Nitridbunden kiselkarbid (NBSC) och

Reaktiv bunden kiselkarbid (RBSC)

Andra varianter av föreningen inkluderar lerbunden kiselkarbid och SiAlon-bunden kiselkarbid. Det finns också en kemisk ångavsatt kiselkarbid som kallas CVD kiselkarbid, som är en extremt ren form av föreningen.

För att sintra kiselkarbid är det nödvändigt att tillsätta ett sintringsmedel, som hjälper till att bilda en flytande fas vid sintringstemperaturen och därigenom binder samman kiselkarbidkornen.

Huvudapplikationer för kiselkarbid:

Kiselkarbid har många användningsområden i olika branscher. Dess fysiska hårdhet gör den idealisk för abrasiv bearbetning av slipning, honing, sandblästring och vattenskärning.

Kiselkarbid tål mycket höga temperaturer utan att gå sönder eller deformeras och används för att tillverka keramiska bromsskivor för sportbilar. Det används också i skottsäkra västar som ett pansarmaterial och ett tätningsringmaterial för pumpaxeltätningar, där det ofta arbetar med höga hastigheter när det kommer i kontakt med liknande kiselkarbidtätningar. En av de största fördelarna med dessa applikationer är den höga värmeledningsförmågan hos kiselkarbid, som kan avleda friktionsvärme som genereras av friktionsgränssnittet.

Materialets höga ythårdhet gör att det kan användas i många tekniska tillämpningar som kräver en hög grad av glidning, erosion och korrosivt slitage. Vanligtvis kan detta användas för komponenter som används i pumpar, eller till exempel ventiler i oljefältsapplikationer, där traditionella metallkomponenter kan uppvisa överdrivet slitage, vilket leder till snabba fel.

Sammansättningen har unika elektriska egenskaper som en halvledare, vilket gör den idealisk för tillverkning av ultrasnabba och högspänningsdioder, MOSFETs och tyristorer för högeffektomkopplare.

Materialet har en låg värmeutvidgningskoefficient, hårdhet, styvhet och värmeledningsförmåga, vilket gör det till ett idealiskt spegelmaterial för astronomiska teleskop. Kiselkarbidfibrer, kallade filament, används för att mäta gastemperaturen med hjälp av en optisk teknik som kallas filamentpyrometri.

Den används även till värmeelement som behöver anpassas till extremt höga temperaturer. Den används till och med inom kärnkraft för att ge strukturellt stöd till högtemperaturgaskylade reaktorer.