Siliziumkarbid-Pulver

Siliziumkarbid, auch als Carborundum oder Karbornum bezeichnet, ist eine außergewöhnlich harte und widerstandsfähige kristalline Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff, die seit dem späten 19. Jahrhundert als Industriewerkstoff eingesetzt wird.

Obwohl natürlich vorkommender Moissanit in Meteoriten und Kimberlit-Lagerstätten zu finden ist, wird der größte Teil des SiC heute synthetisch hergestellt, entweder durch Einbringen von Kohlenstoff in geschmolzenes Silizium oder durch chemische Gasphasenabscheidungsverfahren.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Dank seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit hält Siliziumkarbid hohen Betriebstemperaturen stand. Diese Eigenschaft trägt dazu bei, Wärme schnell und effizient abzuleiten, wodurch das Material unter anspruchsvollen Bedingungen vor dem Schmelzen oder Bruch geschützt wird.

Es schützt die Ausrüstung vor Verschleiß und trägt so dazu bei, ihre Lebensdauer zu verlängern. Dank seines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner hohen Härte ist es zudem widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen wie Reibung und Abrieb.

Schwarzes Siliziumkarbidpulver zeichnet sich durch streng kontrollierte Partikelgrößen aus, die für außergewöhnliche Schnittgeschwindigkeiten und Oberflächengüten sorgen. Dadurch eignet es sich für eine Vielzahl von Anwendungen, wie beispielsweise keramische und harzgebundene Schleifscheiben, Strahlmittel/Pulvermischungen, Schleifpasten, Läpp- und Poliermittel, rutschfeste Oberflächen sowie das Drahtsägen von Silizium und Quarz.

Carborundum-Druck, eine traditionelle Collagraphie-Technik, bei der Carborundum-Körnung auf eine Aluminiumplatte aufgetragen und mit Druckfarbe eingefärbt wird; anschließend wird die Platte durch eine Walzenpresse geführt, um Drucke auf Papier mit organischen Strukturen zu erzeugen, die ihre Langlebigkeit unterstreichen.

Hohe Festigkeit

SiC ist ein extrem hartes Material (Härtegrad 9 auf der Mohs-Skala). Dank seiner Abriebfestigkeit eignet es sich zudem für Anwendungen wie Keramikbremsscheiben in Sportwagen, kugelsichere Westen sowie Pumpenwellendichtungen. Darüber hinaus hält dieses Material extrem hohen Temperaturen stand und bleibt auch beim Kontakt mit anderen harten Materialien wie Stahl unbeschädigt.

Es weist eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit bis zu etwa 1400 °C auf und ist in Wasser, Alkohol und Säuren – mit Ausnahme von Flusssäure – unlöslich.

Grünes SIC kann aus reinem Quarzsand und Petrolkoks hergestellt werden, wobei es mithilfe verschiedener Formgebungsverfahren verarbeitet und bei hohen Temperaturen in einem elektrischen Widerstandsofen gesintert wird, um sowohl gebundene als auch reaktionsgebundene Produkte herzustellen. Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories setzt dieses Produkt bei der Herstellung von Schleifmitteln, metallurgischen und speziellen feuerfesten Werkstoffen sowie Metallmatrix-Verbundwerkstoffen und Ofenauskleidungen ein – nicht zu vergessen die Herstellung von Verbundpanzerungssystemen!

Hohe Chemikalienbeständigkeit

Siliziumkarbid hat seine Langlebigkeit unter Beweis gestellt, indem es extremen chemischen Bedingungen und Umgebungen standhält, beispielsweise als Schleifscheibe in Fabriken. Darüber hinaus wird es zum Schleifen und Polieren sowie für industrielle Schneid- und Bohrarbeiten eingesetzt; zudem weist es eine hohe Verschleißfestigkeit auf, wodurch es sich für den Einsatz in der Metallurgie eignet.

Seit dem späten 19. Jahrhundert wird Silikonkautschuk unter anderem für Schleifmittel und Schleifwerkzeuge sowie für feuerfeste Auskleidungen und Ofenwalzen eingesetzt. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Temperaturbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit eignet sich Silikonkautschuk hervorragend für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Siliziumkarbidpulver kann hergestellt werden, indem Quarzsand und Koks auf Kohlebasis in einem elektrischen Widerstandsofen bei 2500 °C geschmolzen und anschließend gemahlen oder zu festen Körpern geformt wird. Größere Einkristalle lassen sich aus reinem Silizium und Kohlenstoffdampf unter extremem Vakuum bei 3500 °C züchten – unter Verwendung ähnlicher Verfahren wie bei Halbleiterwafern. Es gibt Polymorphe, also Formen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen, die je nach ihrer atomaren Struktur als Alpha- oder Beta-Formen klassifiziert werden können; die Alpha-Form weist typischerweise eine hexagonale Struktur auf (Wurtzit).

Hohe Hitzebeständigkeit

Siliziumkarbid, ein nicht-oxidischer Keramikwerkstoff, zeichnet sich durch hohe Temperatur- und Abriebfestigkeit aus. Daher wird es seit langem als verschleißfester Bestandteil bei Schleif-, Hon- und Sandstrahlverfahren eingesetzt und findet zudem häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie als Schleifmittel zum Polieren verschiedener Werkstoffe Verwendung.

Aluminium reagiert nicht mit Säuren und ist temperaturbeständig bis zu 1600 °C. Aufgrund seiner tetraedrischen Kristallstruktur ist es unter bestimmten Umständen oxidationsbeständig – wird es jedoch über einen längeren Zeitraum hohen Sauerstoffkonzentrationen ausgesetzt, kann es schnell oxidieren.

Zu den verschiedenen Verfahren, mit denen Keramik in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt werden kann, gehören Rekristallisation, Heißpressen, Mikrowellensintern, druckloses Sintern und Reaktionssintern. Keramik wird in großem Umfang als Bestandteil von feuerfesten Materialien unter hohen thermischen Belastungen sowie als Komponente in kugelsicheren Panzerungen eingesetzt; darüber hinaus eignet sie sich aufgrund ihrer Steifigkeit und Festigkeit auch für Spiegel in astronomischen Teleskopen.