Применение карбида кремния

Карбид кремния (SiC) - это чрезвычайно твердый материал, имеющий множество применений. Вы можете встретить SiC в высокопроизводительных "керамических" тормозных дисках для автомобилей или даже в керамических пластинах для пуленепробиваемых жилетов.

Муассанит встречается в природе как редкий минерал, но с 1893 года его массово производят в виде порошка для использования в качестве абразива. Кроме того, он используется как важный компонент в полупроводниковой электронике, работающей в условиях экстремальных температур и напряжения.

Высокотемпературные огнеупоры

Карбидокремниевые огнеупоры - это высокоэффективные материалы, обладающие исключительной прочностью, коррозионной стойкостью и устойчивостью к тепловым ударам. Выпускаемые в виде кирпичей или футеровки, огнеупоры из карбида кремния используются в таких высокотемпературных областях, как производство расплавленных солей и кислых шлаков; их особенностью является устойчивость к размягчению до 15000 C при температурах, превышающих температуру плавления последних (сырьем для этих огнеупоров служит черный карбид кремния [SiC]).

Карбид кремния, обычно обозначаемый химической формулой SiC, представляет собой чрезвычайно твердое синтетически полученное кристаллическое соединение кремния и углерода, встречающееся в природе в виде редкого минерала муассанита, однако массовое производство началось в 1893 году для использования в качестве абразивов и износостойких деталей в промышленности и ракетных двигателях; кроме того, он служит полупроводниковой подложкой в светоизлучающих диодах (LED).

Огнеупоры из карбида кремния, скрепленные глиной, - идеальный выбор для использования в высокотемпературных областях, поскольку процесс скрепления обеспечивает структурную целостность при высоких температурах, одновременно противостоя кислотам и другим коррозионным материалам. Кроме того, эти относительно недорогие огнеупоры доказали свою долговечность с течением времени; часто их проверяют с помощью испытаний на паровую коррозию (фотографирование, взвешивание и измерение образцов перед воздействием пара в течение 500 часов, чтобы проверить, насколько хорошо они работают при таких экстремальных давлениях и температурах).

Износостойкие детали

Карбид кремния может применяться в различных износостойких областях. Благодаря превосходной прочности, твердости, долговечности, устойчивости к химическому воздействию и термостойкости карбид кремния является отличным материалом для борьбы с износом стали и металлургических сплавов, что делает его пригодным для замены металлических роликов или деталей в сталепрокатных станах, песчаных насосах, гидроциклонах, дробилках или трубах гильз цилиндров.

Еще одно преимущество электролитического покрытия заключается в том, что оно позволяет наносить его более последовательно, не создавая несоответствий, характерных для традиционных процессов никелирования, обеспечивая сохранение острых углов и углублений без наращивания кромок, а сквозные отверстия остаются нетронутыми и неизменными практически при любой геометрической конфигурации.

Карбид кремния выделяется среди материалов для электронных устройств своей превосходной термостойкостью и уникальной атомной структурой, обладая исключительными полупроводниковыми свойствами, которые делают его хорошо подходящим для производства электронных устройств. Его устойчивость к перепадам температур в 10 раз выше, чем у кремния, основного материала для производства полупроводников, а также устойчивость к тепловым ударам и способность выдерживать очень высокое давление. Карбид кремния широко используется в качестве важного компонента силовых полупроводников для высоковольтных генераторов и бортовых зарядных устройств для систем зарядки гибридных и электрических автомобилей, а также в качестве замены дорогостоящим, но экологически опасным литиевым батареям.

Полупроводниковые приборы

В чистом виде карбид кремния является электрическим изолятором, но при добавлении примесей или легирующих веществ его электропроводность изменяется, и он проявляет свойства полупроводника, не пропуская свободный ток, но и не отталкивая его. Эта полупроводимость делает карбид кремния пригодным для создания электронных устройств, которые усиливают, переключают или преобразуют сигналы в электрических цепях.

Устройства на основе карбида кремния обладают широкой полосой пропускания, что позволяет им работать при более высоких температурах и частотах, чем традиционные полупроводники, что делает их пригодными для использования в промышленных условиях и обеспечивает значительный прирост энергоэффективности по сравнению с кремниевыми аналогами.

Силовые устройства из карбида кремния широко используются в железнодорожных транзитных системах для снижения потерь энергии и повышения эффективности переноса нагрузки, а также в солнечных инверторах и накопителях энергии для повышения эффективности и надежности.

Динамика рынка карбида кремния постоянно меняется, поскольку новые области применения стимулируют его расширение и спрос. К таким областям применения относятся силовая электроника, автомобильная и аэрокосмическая промышленность. Рост рынка карбида кремния для силовой электроники прогнозируется на уровне более 27% к 2021 году в связи с ростом спроса на электромобили и инфраструктуру 5G, а также станции быстрой зарядки; как следствие, необходимо расширять мощности и инвестировать в новые технологии, чтобы обеспечить эффективные силовые устройства для их поддержки.

Химическая обработка

Карбид кремния (SiC) - это чрезвычайно твердое, синтетически полученное соединение кремния и углерода с твердостью по шкале Мооса, равной 9, и почти такой же твердостью, как у алмаза. SiC можно найти применение в самых разных областях - от абразивной обработки, такой как пескоструйная и шлифовальная, до износостойких деталей для промышленных печей, износостойких деталей для подложек при производстве светоизлучающих диодов и светодиодов (LED).

Огнеупоры также могут использоваться в композитных материалах, например, в пуленепробиваемых жилетах. Их прочность и долговечность позволяют им выдерживать удары пуль с высокой скоростью, а низкая скорость нейтронного сечения защищает их от радиационного поражения.

Для создания SiC могут использоваться реакционное склеивание и спекание, каждое из которых приводит к образованию различных микроструктур в конечном материале. Реакционно связанный SiC производится путем инфильтрации компактов из смеси SiC и углерода жидким кремнием, который вступает в реакцию с углеродом, образуя больше частиц SiC, которые затем скрепляют исходные частицы. Спеченный SiC также может быть получен с использованием чистого порошка SiC, смешанного с неоксидными агломератами, и нагретого при повышенной температуре до затвердевания.

American Elements предлагает широкий выбор зерен и порошков из плавленого кремнезема и карбида премиум-класса, которые могут применяться в огнеупорной, аэрокосмической, автомобильной, химической, пищевой и многих других отраслях промышленности. Наше современное оборудование для дробления, измельчения и классификации позволяет нам производить эти зерна, превосходящие стандарты ANSI, FEPA и JIS.