Χρήσεις καρβιδίου του πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα εξαιρετικά σκληρό υλικό με πολυάριθμες χρήσεις. Μπορεί να συναντήσετε το SiC σε "κεραμικούς" δίσκους φρένων υψηλής απόδοσης για αυτοκίνητα ή ακόμη και σε κεραμικές πλάκες για αλεξίσφαιρα γιλέκα.

Ο μοισσανίτης εμφανίζεται στη φύση ως σπάνιο ορυκτό, αλλά παράγεται μαζικά σε σκόνη από το 1893 για χρήση ως λειαντικό. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως βασικό συστατικό στα ηλεκτρονικά ημιαγωγών που λειτουργούν υπό ακραίες θερμοκρασίες και συνθήκες τάσης.

Πυρίμαχα υλικά υψηλής θερμοκρασίας

Τα πυρίμαχα υλικά καρβιδίου του πυριτίου είναι υλικά υψηλής απόδοσης με εξαιρετική αντοχή, αντίσταση στη διάβρωση και σταθερότητα σε θερμικά σοκ. Διαθέσιμα σε μορφή τούβλων ή επενδύσεων, τα πυρίμαχα υλικά καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως οι εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών, όπως η παραγωγή λιωμένων αλάτων και όξινων σκωριών- το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι η αντοχή τους στη μαλάκυνση έως και 15000 C σε θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο το σημείο τήξης του τελευταίου (το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου [SiC] είναι η πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται για αυτά τα πυρίμαχα υλικά).

Το καρβίδιο του πυριτίου, που συνήθως αναφέρεται με τον χημικό του τύπο SiC, είναι μια εξαιρετικά σκληρή κρυσταλλική ένωση που παράγεται συνθετικά και αποτελείται από πυρίτιο και άνθρακα και εμφανίζεται στη φύση ως το σπάνιο ορυκτό μοισσανίτης- ωστόσο, η μαζική παραγωγή ξεκίνησε το 1893 για χρήση ως λειαντικά και ανθεκτικά στη φθορά μέρη στη βιομηχανία και στους πυραυλοκινητήρες- επιπλέον, χρησιμεύει ως υπόστρωμα ημιαγωγού στις διόδους εκπομπής φωτός (LED).

Τα πυρίμαχα υλικά καρβιδίου πυριτίου συνδεδεμένα με άργιλο αποτελούν ιδανική επιλογή για χρήση σε εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών, καθώς η διαδικασία συγκόλλησης εξασφαλίζει δομική ακεραιότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ παράλληλα αντιστέκεται σε οξέα και άλλα διαβρωτικά υλικά. Επιπλέον, αυτά τα σχετικά φθηνά πυρίμαχα υλικά έχουν αποδειχθεί εξαιρετικά ανθεκτικά με την πάροδο του χρόνου- συχνά δοκιμάζονται με δοκιμές διάβρωσης με ατμό (φωτογράφηση, ζύγιση και μέτρηση δοκιμίων πριν εκτεθούν σε ατμό για 500 ώρες για να διαπιστωθεί πόσο καλά λειτουργούν υπό τέτοιες ακραίες πιέσεις και θερμοκρασίες).

Μέρη ανθεκτικά στη φθορά

Το καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια σειρά εφαρμογών ανθεκτικών στη φθορά. Λόγω της ανώτερης αντοχής του, της σκληρότητας, της ανθεκτικότητας, της αντοχής σε χημικές επιθέσεις και της αντοχής στη θερμοκρασία, το καρβίδιο του πυριτίου αποτελεί ένα εξαιρετικό υλικό για την καταπολέμηση της φθοράς του χάλυβα και των μεταλλουργικών κραμάτων, καθιστώντας το κατάλληλο για την αντικατάσταση μεταλλικών κυλίνδρων ή εξαρτημάτων σε χαλυβδόμυλους, αντλίες άμμου, υδροκυκλώνες, θραυστήρες ή σωλήνες επένδυσης κυλίνδρων.

Η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση προσφέρει άλλο ένα πλεονέκτημα: αυτό επιτρέπει την εφαρμογή της με μεγαλύτερη συνέπεια χωρίς να δημιουργεί ασυνέχειες που είναι χαρακτηριστικές των παραδοσιακών διαδικασιών επιμετάλλωσης με νικέλιο, εξασφαλίζοντας ότι οι αιχμηρές γωνίες και οι εσοχές παραμένουν αιχμηρές χωρίς συσσώρευση ακμών, ενώ οι διαμπερείς οπές παραμένουν αδιατάρακτες και αμετάβλητες σχεδόν σε οποιαδήποτε γεωμετρική διαμόρφωση.

Το καρβίδιο του πυριτίου ξεχωρίζει μεταξύ των υλικών ηλεκτρονικών συσκευών για την ανώτερη αντοχή του στη θερμοκρασία και τη μοναδική ατομική του δομή, προσφέροντας εξαιρετικές ημιαγωγικές ιδιότητες που το καθιστούν κατάλληλο για την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών. Η αντοχή του στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας είναι έως και 10 φορές μεγαλύτερη από το πυρίτιο, το υλικό που χρησιμοποιείται στην παραγωγή ημιαγωγών, καθώς και η αντοχή του σε θερμικό σοκ και η ικανότητά του να αντέχει σε πολύ υψηλές πιέσεις. Το καρβίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ευρέως ως σημαντικό συστατικό σε ημιαγωγούς ισχύος για γεννήτριες υψηλής τάσης και φορτιστές για συστήματα φόρτισης υβριδικών και ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς και ως αντικαταστάτης των ακριβών αλλά περιβαλλοντικά επικίνδυνων μπαταριών λιθίου.

Συσκευές ημιαγωγών

Το καρβίδιο του πυριτίου στην καθαρή του μορφή δρα ως ηλεκτρικός μονωτής, αλλά όταν τροποποιείται με προσμίξεις ή προσμίξεις, η ηλεκτρική του αγωγιμότητα αλλάζει και παρουσιάζει ιδιότητες ημιαγωγιμότητας, που δεν επιτρέπουν τη ροή ελεύθερου ρεύματος, αλλά ούτε και το απωθούν. Αυτές οι ιδιότητες ημιαγωγιμότητας καθιστούν το καρβίδιο του πυριτίου κατάλληλο για τη δημιουργία ηλεκτρονικών διατάξεων που ενισχύουν, μεταστρέφουν ή μετατρέπουν σήματα σε ηλεκτρικά κυκλώματα.

Οι διατάξεις καρβιδίου του πυριτίου επωφελούνται από το ευρύ χάσμα ζώνης που τους επιτρέπει να λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες και συχνότητες από ό,τι οι παραδοσιακοί ημιαγωγοί, καθιστώντας τις κατάλληλες για βιομηχανικά περιβάλλοντα και παρέχοντας σημαντική αύξηση της απόδοσης ισχύος σε σύγκριση με τις αντίστοιχες διατάξεις πυριτίου.

Οι διατάξεις ισχύος καρβιδίου πυριτίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα σιδηροδρομικής διαμετακόμισης για τη μείωση των απωλειών ενέργειας και τη βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς φορτίου, ενώ χρησιμοποιούνται επίσης σε ηλιακούς μετατροπείς και συσκευές αποθήκευσης ενέργειας για τη βελτίωση της απόδοσης και της αξιοπιστίας.

Η δυναμική της αγοράς καρβιδίου του πυριτίου εξελίσσεται συνεχώς, καθώς νέες εφαρμογές οδηγούν στην επέκταση και τη ζήτησή του. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν τη βιομηχανία ηλεκτρονικών ισχύος, την αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική. Η ανάπτυξη της αγοράς καρβιδίου του πυριτίου για τα ηλεκτρονικά ισχύος προβλέπεται να ξεπεράσει τους 27% έως το 2021 λόγω της αυξανόμενης ζήτησης υποδομών για ηλεκτρικά οχήματα και 5G μαζί με σταθμούς ταχείας φόρτισης- ως αποτέλεσμα, πρέπει να πραγματοποιηθεί επέκταση της παραγωγικής ικανότητας και επένδυση σε νέες τεχνολογίες για την παροχή αποδοτικών συσκευών ισχύος για την υποστήριξή τους.

Χημική επεξεργασία

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι μια εξαιρετικά σκληρή, συνθετικά παραγόμενη ένωση πυριτίου και άνθρακα με σκληρότητα Mohs 9 και είναι σχεδόν τόσο σκληρό όσο το διαμάντι. Το SiC χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που κυμαίνονται από λειαντικές κατεργασίες όπως αμμοβολή και λείανση έως ανθεκτικά στη φθορά εξαρτήματα για βιομηχανικούς κλιβάνους, ανθεκτικά στη φθορά εξαρτήματα για υποστρώματα παραγωγής διόδων εκπομπής φωτός και διόδους εκπομπής φωτός (LED).

Τα πυρίμαχα υλικά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε σύνθετα υλικά, όπως αυτά που βρίσκονται στα αλεξίσφαιρα γιλέκα. Η αντοχή και η ανθεκτικότητά τους τους επιτρέπουν να αντέχουν σε κρούσεις σφαιρών με υψηλή ταχύτητα, ενώ ο χαμηλός ρυθμός διατομής νετρονίων τους προστατεύει από βλάβες λόγω ακτινοβολίας.

Η συγκόλληση με αντίδραση και η πυροσυσσωμάτωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οι δύο για τη δημιουργία SiC, και η καθεμία παράγει διαφορετικές μικροδομές στο τελικό υλικό. Το SiC που συνδέεται με αντίδραση παράγεται με διήθηση συμπαγών υλικών από μείγματα SiC και άνθρακα με υγρό πυρίτιο, το οποίο αντιδρά με τον άνθρακα για να σχηματίσει περισσότερα σωματίδια SiC που στη συνέχεια συνδέουν τα αρχικά. Το πυροσυσσωματωμένο SiC μπορεί επίσης να παραχθεί χρησιμοποιώντας καθαρή σκόνη SiC αναμεμειγμένη με μη οξειδωτικά βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης και θερμαινόμενη σε υψηλές θερμοκρασίες μέχρι να επέλθει στερεοποίηση.

Η American Elements προσφέρει μια εκτεταμένη ποικιλία από κόκκους και σκόνες πυριτίου και καρβιδίου υψηλής ποιότητας κατάλληλες για εφαρμογές σε πυρίμαχα υλικά, αεροδιαστημική, αυτοκινητοβιομηχανία, χημικές βιομηχανίες τροφίμων και πολλές άλλες. Ο προηγμένος εξοπλισμός μας για θραύση, άλεση και ταξινόμηση μας επιτρέπει να παράγουμε αυτούς τους κόκκους που υπερβαίνουν τα πρότυπα ANSI, FEPA και JIS.