مسحوق كربيد السيليكون

كربيد السيليكون، الذي يُشار إليه أيضًا باسم كربوروندوم/كاربورندم/ هو مركب بلوري متين وقوي بشكل استثنائي من السيليكون والكربون الذي يستخدم منذ فترة طويلة كمادة صناعية منذ أواخر القرن التاسع عشر.

على الرغم من أنه يمكن العثور على المويسانيت الموجود بشكل طبيعي في النيازك ورواسب الكمبرلايت، إلا أن معظم سيكل الكربون يتم إنتاجه الآن صناعياً إما من خلال إذابة الكربون في السيليكون المنصهر أو من خلال عمليات ترسيب البخار الكيميائي.

موصلية حرارية عالية

تمكن الموصلية الحرارية الفائقة لكربيد السيليكون من تحمل درجات حرارة التشغيل العالية. تساعد هذه الميزة على تبديد الحرارة بسرعة وكفاءة، مما يحميها من الذوبان أو الكسر في ظل الظروف الصعبة.

يحمي المعدات من البلى والتآكل، ويساعد على إطالة عمرها الافتراضي. وبفضل معامل التمدد الحراري المنخفض والصلابة الفائقة، فإن معامل التمدد الحراري المنخفض يجعلها أيضًا مقاومة للإجهادات الميكانيكية مثل الاحتكاك والتآكل.

يتميز مسحوق كربيد السيليكون الأسود من كربيد السيليكون الأسود بأحجام جسيمات يتم التحكم فيها بإحكام والتي توفر معدلات قطع وتشطيبات سطحية استثنائية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة من التطبيقات مثل عجلات الطحن المزججة والراتنجية، ومركبات تفجير الحبوب/المسحوق والمركبات ومركبات الصقل غير القابلة للانزلاق، وتلميع اللف غير القابل للانزلاق، ونشر السيليكون والكوارتز بالأسلاك.

الطباعة بالكاربوروندوم، وهي تقنية طباعة تقليدية بالطباعة على الكولاجراف، حيث يتم وضع حبيبات الكاربوروندوم على صفيحة ألومنيوم وحبرها، ثم تمريرها عبر مكبس ذي قاعدة دائرية لإنتاج مطبوعات على ورق ذي نسيج عضوي يُظهر متانته.

قوة عالية

SiC مادة شديدة الصلابة (9 على مقياس موس). بالإضافة إلى ذلك، فإن مقاومته للتآكل تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تشمل أقراص المكابح الخزفية في السيارات الرياضية والسترات الواقية من الرصاص وكذلك موانع تسرب عمود المضخة. علاوة على ذلك، يمكن لهذه المادة أن تتحمل درجات حرارة عالية للغاية مع بقائها سليمة عند ملامستها لمواد صلبة أخرى مثل الفولاذ.

يُظهر مقاومة ممتازة للأكسدة تصل إلى حوالي 1400 درجة مئوية وهو غير قابل للذوبان في الماء والكحول والأحماض بخلاف حمض الهيدروفلوريك.

يمكن تصنيع مادة SIC الخضراء من رمل السيليكا النقي وفحم الكوك البترولي ومعالجتها باستخدام طرق تشكيل مختلفة وتلبيدها في درجات حرارة عالية في فرن المقاومة الداخلية الكهربائية لإنتاج منتجات مترابطة ومترابطة تفاعلية. وتستخدم شركة سان جوبان بيرفورمانس سيراميك وحراريات الأداء هذا المنتج في إنتاج المواد الكاشطة والمعدنية والمواد الحرارية المتخصصة وكذلك مركبات المصفوفة المعدنية وأثاث الأفران - دون أن ننسى إنتاج أنظمة الدروع المركبة!

مقاومة عالية للمواد الكيميائية

أثبت كربيد السيليكون متانته من خلال تحمله للظروف والبيئات الكيميائية القاسية، مثل عجلات الطحن في المصانع. وعلاوة على ذلك، فإنه يستخدم في الطحن والتلميع وكذلك في مهام القطع والحفر الصناعي؛ بالإضافة إلى أنه يتمتع بمقاومة عالية للتآكل مما يجعله مناسبًا للاستخدام في التطبيقات المعدنية.

منذ أواخر القرن التاسع عشر، استُخدم مطاط السيليكون في تطبيقات تشمل المواد الكاشطة وأدوات الطحن وكذلك البطانات المقاومة للحرارة وبكرات الأفران. ونظراً لخصائصه الاستثنائية في مقاومة درجات الحرارة ومقاومة الصدمات الحرارية، فإن مطاط السيليكون يعد خياراً ممتازاً للمواد المستخدمة في التطبيقات الفضائية.

يمكن إنتاج مسحوق كربيد السيليكون عن طريق صهر رمل السيليكا وفحم الكوك القائم على الفحم في فرن مقاومة كهربائية عند درجة حرارة 2500 درجة مئوية، ثم طحنه أو تشكيله إلى أجسام صلبة. ويمكن زراعة بلورات مفردة أكبر حجمًا من السيليكون النقي وبخار الكربون تحت تفريغ شديد عند درجة حرارة 3500 درجة مئوية - باستخدام عمليات مماثلة لتلك الخاصة برقائق أشباه الموصلات. وتوجد أشكال متعددة الأشكال، أو هياكل ذات تراكيب بلورية مختلفة، ويمكن تصنيفها على أنها ألفا أو بيتا اعتماداً على بنيتها الذرية؛ ألفا عادةً سداسية الشكل (Wurtzite).

مقاومة عالية للحرارة

يتمتع كربيد السيليكون، وهو مادة خزفية غير أكسيدية، بالقدرة على تحمل درجات الحرارة العالية والتآكل. وعلى هذا النحو، فقد تم استخدامه منذ فترة طويلة كجزء متين في عمليات الطحن والشحذ والسفع الرملي، في حين أنه غالبًا ما يستخدم أيضًا في صناعات الطيران والسيارات كمادة كاشطة لتلميع المواد المختلفة.

لا يتفاعل الألمنيوم مع الأحماض ودرجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية. ونظراً لتركيبته البلورية رباعية الأوجه فإنه يمكن أن يقاوم الأكسدة في ظروف معينة، ولكن إذا تعرض لفترات طويلة لتركيزات عالية من الأكسجين فقد يتأكسد بسرعة.

تعد إعادة التبلور، والضغط الساخن، والتلبيد بالموجات الدقيقة، والتلبيد بدون ضغط، والتلبيد التفاعلي من بين الطرق المختلفة المتاحة لصنع السيراميك بأشكال وأحجام مختلفة. ويُستخدم السيراميك على نطاق واسع كجزء من الحراريات والسيراميك الذي يتطلب حراريات عالية المتطلبات كمكونات في تطبيقات الدروع الواقية من الرصاص؛ بالإضافة إلى أن صلابته وقوته تجعله مناسبًا أيضًا لمرايا التلسكوبات الفلكية.