Rekrystalizovaný karbid křemíku

Karbid křemíku je extrémně tvrdá keramika, která má vynikající teplotní stabilitu a odolnost proti korozi, díky čemuž se hojně využívá v chemickém, metalurgickém a otěruvzdorném průmyslu.

RSiC se vyrábí procesem odpařování a koagulace při vysoké teplotě a vyznačuje se otevřenou pórovitostí v rozmezí 11-15%, velkou velikostí zrn a žádným smršťováním během procesu vypalování.

Vysoká pórovitost

Rekrystalizovaný karbid křemíku se od mnoha porézních keramik liší tím, že se během výpalu nesmršťuje, což umožňuje vyrábět větší díly s nižšími energetickými náklady a v kratších výrobních cyklech. Kromě toho tento materiál odolává tepelným šokům i vysokým teplotám, aniž by došlo k poškození jeho struktury.

Velikost pórů a mikrostruktura hrají nedílnou roli při určování elektrického odporu porézního karbidu křemíku. Změnou teploty spékání a nastavení tlaku CIP lze přizpůsobit velikost pórů speciálně pro určité aplikace, zatímco úpravy chemického složení umožňují odpovídajícím způsobem změnit jeho pórovitost.

Velikost pórů lze také regulovat pomocí přísad druhé fáze, jako jsou oxidy nebo silicidy. Manipulací s faktory, které ovlivňují elektrický odpor v porézním karbidu křemíku, se mohou objevit nové a zajímavé aplikace v mnoha oblastech.

Vysoká pevnost

Rekrystalizovaná keramika z karbidu křemíku se vyznačuje pokročilou mikrostrukturou, která jí dává výjimečné mechanické, tepelné a elektrické vlastnosti při všech teplotách, včetně rozměrové stability, odolnosti proti korozi a pevnosti i při extrémních teplotách. Díky těmto vlastnostem je keramika RSiC vynikající volbou pro použití jako vybavení pecí (např. tunelových, raketoplánových a dvouválcových pecí) nebo dokonce jako pancéřové desky proti útokům balistických střel.

Karbid křemíku (SiC) s křemičitanovou vazbou, vyrobený z hrubozrnného a střednězrnného SiC prášku slinutého s hlinitokřemičitanovým pojivem 5-15%, má homogenní strukturu a vynikající pevnost v ohybu; navíc vykazuje vynikající oxidační odolnost. Ve srovnání s tím se RSiC vyznačuje homogennější strukturou s vyšší pevností v ohybu a také zvýšenou odolností proti oxidaci.

RSiC se vyrábí procesem odpařování a kondenzace, který vytváří čistší a hustší materiál než standardní procesy spékání prášku, což znamená, že k vyplnění jeho pórů je zapotřebí méně kovového křemíku, čímž se snižuje riziko vzniku trhlin během spékání a zároveň je zajištěna přesnější geometrie dílů díky absenci smršťování během infiltrace.

Vysoká tepelná stabilita

Karbid křemíku se vyznačuje vynikající chemickou stabilitou a odolností proti tepelným šokům s nízkým koeficientem roztažnosti. Odolává teplotám až do 2 200 °C. Díky této vysoké teplotní stabilitě je karbid křemíku vynikající volbou materiálu pro energetické aplikace, jako jsou jaderné reaktory nebo solární elektrárny.

Reakční slinování je jednou z nejpoužívanějších metod výroby keramiky, při níž se smícháním atomů křemíku a uhlíku do práškového oxidu křemičitého vytvoří keramický materiál s diamantově tvrdými vlastnostmi a kompaktní strukturou, z něhož se vyrábějí různě tvarované díly.

Společnosti CoorsTek, Saint-Gobain Ceramic Materials, ESK-SIC GmbH a Fiven patří k lídrům na trhu výroby rekrystalizovaného karbidu křemíku, přičemž každá z nich má ve svém oboru dlouhou historii a je silně zaměřena na inovace. Přestože přesné údaje o jejich prodejích nejsou veřejně dostupné, tyto firmy si udržují významné postavení na trhu a mají zřejmě dobré předpoklady pro další expanzi i v budoucnu.

Vysoká odolnost proti korozi

Karbid křemíku se vyznačuje vynikající odolností proti korozi díky své přirozené struktuře materiálu, kterou tvoří vzájemně se prolínající deskovitá zrna, jež se pohybují kolmo podél jeho povrchu. Jeho jedinečná mikrostruktura navíc nabízí nepřekonatelnou odolnost proti erozi/oděru/tepelným šokům a rozměrovou stálost při vyšších teplotách; je tak ideálním materiálem pro výrobu nábytku do pecí a další vysokoteplotní aplikace v průmyslu.

Rekrystalizovaný karbid křemíku lze tvarovat pomocí kluzného lití, vytlačování a vstřikování, čímž se získá materiál s vynikající pevností při velmi vysokých teplotách. Díky své pevnosti je zvláště vhodný pro konstrukci rámů nosných konstrukcí v tunelových pecích, kyvadlových pecích a pecích s dolním výpalem, protože umožňuje odolávat velmi vysokým teplotám a zároveň zlepšuje oxidační odolnost vyzdívky pece a snižuje spotřebu energie.

Rekrystalizovaný karbid křemíku má také velký potenciál pro výrobu keramiky vyztužené kovy, což představuje účinný způsob kombinace kovů a keramiky v pokročilých technických komponentech používaných pro solární věže.