Verwendung von Siliziumkarbid

Siliziumkarbid (SiC) ist ein extrem hartes Material mit zahlreichen Verwendungsmöglichkeiten. Sie werden SiC vielleicht in Hochleistungsbremsscheiben aus "Keramik" für Autos oder sogar als Keramikplatten für kugelsichere Westen antreffen.

Moissanit ist ein seltenes Mineral, das in der Natur vorkommt, aber seit 1893 als Pulver zur Verwendung als Schleifmittel in großen Mengen hergestellt wird. Außerdem wird es als wesentlicher Bestandteil in der Halbleiterelektronik verwendet, die unter extremen Temperaturen und Spannungen arbeitet.

Hochtemperatur-Feuerfestmaterialien

Feuerfestes Siliziumkarbid ist ein Hochleistungsmaterial mit hervorragender Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit. Feuerfeste Materialien aus Siliziumkarbid, die in Form von Steinen oder Auskleidungen erhältlich sind, werden u. a. bei Hochtemperaturanwendungen wie Salzschmelzen und der Herstellung saurer Schlacken eingesetzt. Ihr besonderes Merkmal ist ihre Beständigkeit gegen Erweichung bei Temperaturen bis zu 15000 C, die so hoch sind wie ihr Schmelzpunkt (schwarzes Siliziumkarbid [SiC] ist der für diese feuerfesten Materialien verwendete Rohstoff).

Siliciumcarbid, allgemein bekannt unter der chemischen Formel SiC, ist eine extrem harte, synthetisch hergestellte kristalline Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff, die in der Natur als das seltene Mineral Moissanit vorkommt; die Massenproduktion begann jedoch 1893 zur Verwendung als Schleifmittel und verschleißfeste Teile in der Industrie und in Raketenmotoren; außerdem dient es als Halbleitersubstrat in Leuchtdioden (LED).

Mit Ton gebundene Siliziumkarbid-Feuerfestmaterialien sind eine ideale Wahl für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen, da der Bindungsprozess die strukturelle Integrität bei hohen Temperaturen gewährleistet und gleichzeitig Säuren und anderen korrosiven Materialien widersteht. Darüber hinaus haben sich diese relativ preiswerten feuerfesten Materialien im Laufe der Zeit als äußerst haltbar erwiesen; sie werden häufig mit Hilfe von Dampfkorrosionstests geprüft (Fotografieren, Wiegen und Messen von Prüfkörpern, bevor sie 500 Stunden lang Dampf ausgesetzt werden, um zu sehen, wie gut sie sich unter solch extremen Drücken und Temperaturen verhalten).

Verschleißfeste Teile

Siliziumkarbid kann für eine Reihe von verschleißfesten Anwendungen eingesetzt werden. Aufgrund seiner überragenden Festigkeit, Härte, Haltbarkeit, chemischen Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit ist Siliciumcarbid ein hervorragendes Material zur Bekämpfung des Verschleißes von Stahl und metallurgischen Legierungen und eignet sich daher zum Ersatz von Metallwalzen oder Teilen in Stahlwalzwerken, Sandpumpen, Hydrozyklonen, Brechern oder Zylinderrohren.

Die stromlose Beschichtung bietet einen weiteren Vorteil: Sie kann gleichmäßiger aufgetragen werden, ohne dass es zu den für herkömmliche Vernickelungsverfahren typischen Unregelmäßigkeiten kommt. So wird sichergestellt, dass scharfe Ecken und Vertiefungen ohne Kantenbildung scharf bleiben, während die Durchgangslöcher in fast jeder geometrischen Konfiguration ungestört und unverändert bleiben.

Siliziumkarbid zeichnet sich unter den Materialien für elektronische Geräte durch seine überragende Temperaturbeständigkeit und seine einzigartige atomare Struktur aus und bietet außergewöhnliche Halbleitereigenschaften, die es für die Herstellung elektronischer Geräte geeignet machen. Seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturschwankungen ist bis zu 10-mal größer als die von Silizium, dem bevorzugten Material in der Halbleiterproduktion, und es hält auch Wärmeschocks und sehr hohem Druck stand. Siliziumkarbid wird in großem Umfang als wichtiger Bestandteil von Leistungshalbleitern für Hochspannungsgeneratoren und Onboard-Ladegeräte für Hybrid- und Elektrofahrzeug-Ladesysteme sowie als Ersatz für teure, aber umweltschädliche Lithiumbatterien verwendet.

Halbleitergeräte

In seiner reinen Form wirkt Siliciumcarbid wie ein elektrischer Isolator; wenn es jedoch mit Verunreinigungen oder Dotierstoffen modifiziert wird, ändert sich seine elektrische Leitfähigkeit, so dass es halbleitende Eigenschaften aufweist, die einen freien Stromfluss nicht zulassen, ihn aber auch nicht abweisen. Aufgrund dieser Halbleitungseigenschaften eignet sich Siliciumcarbid für die Herstellung elektronischer Geräte, die Signale in elektrischen Schaltkreisen verstärken, umschalten oder umwandeln.

Siliziumkarbid-Bauelemente haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer breiten Bandlücke bei höheren Temperaturen und Frequenzen arbeiten können als herkömmliche Halbleiter, wodurch sie sich für industrielle Anwendungen eignen und im Vergleich zu ihren Silizium-Gegenstücken eine deutlich höhere Energieeffizienz aufweisen.

Leistungsbauelemente aus Siliziumkarbid werden häufig in Schienenverkehrssystemen eingesetzt, um Energieverluste zu verringern und die Effizienz der Lastübertragung zu erhöhen. Sie werden auch in Solarwechselrichtern und Energiespeichern eingesetzt, um die Effizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern.

Die Dynamik des Siliziumkarbidmarktes entwickelt sich ständig weiter, da neue Anwendungen das Wachstum und die Nachfrage vorantreiben. Zu den Anwendungen gehören die Leistungselektronikindustrie, die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt. Das Wachstum des Siliziumkarbidmarkts für Leistungselektronik wird bis 2021 auf über 27% prognostiziert, was auf die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und 5G-Infrastrukturen sowie Schnellladestationen zurückzuführen ist; infolgedessen müssen Kapazitätserweiterungen und Investitionen in neue Technologien erfolgen, um effiziente Stromversorgungsgeräte für diese Anwendungen bereitzustellen.

Chemische Verarbeitung

Siliziumkarbid (SiC) ist eine extrem harte, synthetisch hergestellte Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff mit einer Mohshärte von 9 und ist fast so hart wie Diamant. SiC wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von abrasiven Bearbeitungsverfahren wie Sandstrahlen und Schleifen bis hin zu verschleißfesten Teilen für Industrieöfen, verschleißfesten Teilen für Substrate zur Herstellung von Leuchtdioden und Leuchtdioden (LED).

Feuerfeste Materialien können auch in Verbundwerkstoffen verwendet werden, wie sie in kugelsicheren Westen zu finden sind. Dank ihrer Festigkeit und Haltbarkeit können sie Geschosseinschlägen mit hoher Geschwindigkeit standhalten, während ihre geringe Neutronenquerschnittsrate sie vor Strahlungsschäden schützt.

Reaktionsgebundenes SiC und Sinterung können beide zur Herstellung von SiC verwendet werden, wobei beide Verfahren unterschiedliche Mikrostrukturen im Endmaterial erzeugen. Reaktionsgebundenes SiC wird hergestellt, indem kompakte Mischungen aus SiC und Kohlenstoff mit flüssigem Silizium infiltriert werden, das mit dem Kohlenstoff reagiert und weitere SiC-Partikel bildet, die dann die ursprünglichen Partikel verbinden. Gesintertes SiC kann auch unter Verwendung von reinem SiC-Pulver hergestellt werden, das mit nichtoxidischen Sinterhilfsmitteln gemischt und bei erhöhten Temperaturen bis zur Erstarrung erhitzt wird.

American Elements bietet eine große Auswahl an hochwertigen Quarzglas- und Karbidkörnern und -pulvern für Anwendungen in der Feuerfest-, Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, chemischen und Lebensmittelindustrie sowie in vielen anderen Bereichen. Unsere fortschrittlichen Zerkleinerungs-, Mahl- und Klassifizierungsanlagen ermöglichen es uns, diese Körner herzustellen, die die ANSI-, FEPA- und JIS-Normen übertreffen.