Застосування карбіду кремнію

Карбід кремнію (SiC) - надзвичайно твердий матеріал, який має безліч застосувань. Ви можете зустріти SiC у високоефективних "керамічних" гальмівних дисках для автомобілів або навіть у керамічних пластинах для бронежилетів.

Муассаніт зустрічається в природі як рідкісний мінерал, але з 1893 року масово виробляється у вигляді порошку для використання в якості абразиву. Крім того, він використовується як важливий компонент у напівпровідниковій електроніці, що працює в умовах екстремальних температур і напруг.

Високотемпературні вогнетриви

Вогнетриви з карбіду кремнію - це високоефективні матеріали з надзвичайною міцністю, корозійною стійкістю та стійкістю до термічних ударів. Вогнетриви з карбіду кремнію, що випускаються у вигляді цегли або футеровки, використовуються в таких сферах застосування, як високотемпературне виробництво розплавлених солей і кислих шлаків; їхньою особливістю є стійкість до розм'якшення до 15000 C при температурах, що перевищують температуру плавлення останнього (сировиною для цих вогнетривів є чорний карбід кремнію [SiC]).

Карбід кремнію, який зазвичай називають за хімічною формулою SiC, - це надзвичайно тверда синтетична кристалічна сполука, що складається з кремнію і вуглецю, яка зустрічається в природі у вигляді рідкісного мінералу муассаніту; однак масове виробництво почалося в 1893 році для використання в якості абразивів і зносостійких деталей в промисловості і ракетних двигунах; крім того, він служить напівпровідниковою підкладкою у світлодіодах (LED).

Вогнетриви з карбіду кремнію, зв'язані з глиною, є ідеальним вибором для використання у високотемпературному обладнанні, оскільки процес зв'язування забезпечує структурну цілісність при високих температурах, а також стійкість до кислот та інших корозійних матеріалів. Крім того, ці відносно недорогі вогнетриви виявилися надзвичайно довговічними з часом; часто їх перевіряють за допомогою випробувань на парову корозію (фотографування, зважування та вимірювання зразків перед тим, як піддати їх впливу пари протягом 500 годин, щоб побачити, наскільки добре вони працюють при таких екстремальних тисках і температурах).

Зносостійкі деталі

Карбід кремнію може використовуватися для широкого спектру зносостійких застосувань. Завдяки своїй чудовій міцності, твердості, довговічності, стійкості до хімічних впливів і температури карбід кремнію є чудовим матеріалом для боротьби зі зносом сталі та металургійних сплавів, що робить його придатним для заміни металевих роликів або деталей у сталепрокатних станах, піщаних насосах, гідроциклонах, дробарках або гільзах циліндрів.

Безелектролітичне покриття має ще одну перевагу: воно дозволяє наносити його більш послідовно, не створюючи невідповідностей, характерних для традиційних процесів нікелювання, гарантуючи, що гострі кути і заглиблення залишаються гострими без наростання країв, а наскрізні отвори залишаються непорушними і незмінними практично в будь-якій геометричній конфігурації.

Карбід кремнію вирізняється серед матеріалів для електронних пристроїв своєю надзвичайною термостійкістю та унікальною атомною структурою, пропонуючи виняткові напівпровідникові властивості, які роблять його добре придатним для виробництва електронних пристроїв. Його стійкість до температурних коливань у 10 разів вища, ніж у кремнію, основного матеріалу для виробництва напівпровідників, а також він стійкий до термічних ударів і здатний витримувати дуже високий тиск. Карбід кремнію широко використовується як важливий компонент силових напівпровідників для високовольтних генераторів і бортових зарядних пристроїв для гібридних і електромобілів, а також як заміна дорогим, але екологічно небезпечним літієвим батареям.

Напівпровідникові прилади

У чистому вигляді карбід кремнію діє як електричний ізолятор, але при додаванні домішок або легуючих речовин його електропровідність змінюється і набуває напівпровідникових властивостей, не пропускаючи вільний струм, але й не відштовхуючи його. Ці напівпровідникові властивості роблять карбід кремнію придатним для створення електронних пристроїв, які підсилюють, перемикають або перетворюють сигнали в електричних ланцюгах.

Пристрої з карбіду кремнію мають широку заборонену зону, що дозволяє їм працювати при більш високих температурах і частотах, ніж традиційні напівпровідники, що робить їх придатними для промислового застосування і забезпечує значний приріст енергоефективності в порівнянні з кремнієвими аналогами.

Силові пристрої з карбіду кремнію широко використовуються в залізничних транспортних системах для зменшення втрат енергії та підвищення ефективності перевезення вантажів, а також у сонячних інверторах і накопичувачах енергії для підвищення ефективності та надійності.

Динаміка ринку карбіду кремнію постійно розвивається, оскільки нові сфери застосування сприяють його розширенню та зростанню попиту. Застосування включає силову електроніку, автомобільну та аерокосмічну промисловість. Зростання ринку карбіду кремнію для силової електроніки прогнозується на рівні понад 27% до 2021 року завдяки зростаючому попиту на електромобілі та інфраструктуру 5G, а також станції швидкої зарядки; як наслідок, розширення потужностей та інвестиції в нові технології повинні відбуватися для забезпечення ефективних силових пристроїв для їх підтримки.

Хімічна обробка

Карбід кремнію (SiC) - це надзвичайно тверда, синтетична сполука кремнію та вуглецю з твердістю 9 одиниць за шкалою Мооса, майже така ж тверда, як алмаз. SiC використовується в різних сферах, починаючи від абразивних процесів обробки, таких як піскоструминна обробка та шліфування, і закінчуючи зносостійкими деталями для промислових печей, зносостійкими деталями для підкладок для виробництва світлодіодів та світлодіодів (LED).

Вогнетриви також можуть використовуватися в композитних матеріалах, таких як бронежилети. Їх міцність і довговічність дозволяють їм витримувати удари куль з високою швидкістю, а низька швидкість проходження нейтронів захищає їх від радіаційного ураження.

Реакційне зв'язування і спікання можуть бути використані для створення SiC, кожен з яких створює різні мікроструктури в кінцевому матеріалі. Реакційно зв'язаний SiC отримують шляхом інфільтрації компактів сумішей SiC і вуглецю з рідким кремнієм, який реагує з вуглецем, утворюючи більше частинок SiC, що потім з'єднують початкові частинки. Спечений SiC також можна отримати, використовуючи чистий порошок SiC, змішаний з неоксидними добавками для спікання, і нагріваючи його при підвищених температурах до повного затвердіння.

American Elements пропонує широкий вибір високоякісних плавлених кремнеземних і карбідних зерен і порошків, придатних для застосування у вогнетривкій, аерокосмічній, автомобільній, хімічній та харчовій промисловості, а також у багатьох інших галузях. Наше сучасне обладнання для дроблення, подрібнення та класифікації дозволяє нам виробляти ці зерна, які перевищують стандарти ANSI, FEPA та JIS.