Ränikarbiidi kõvadus

Ränikarbiid (SiC) on äärmiselt kõva sünteetiliselt toodetud kristalliline ühend, millel on laialdased tööstuslikud rakendused. SiC on Mohsi skaalal mineraalide kõvaduse järgi 9,5, mis on selles osas teine pärast teemanti.

Keraamilised kiud on lahutamatu osa täiustatud tulekindlates materjalides ja funktsionaalses keraamikas, kus need annavad täiendava kulumiskindluse, olles kaetud või kaetud täiendava kulumiskindluse saavutamiseks.

Kui kõva on ränikarbiid?

Ränikarbiid, mida nimetatakse ka mustaks ränikarbiidiks ja K-karbiidiks, on oksiidita keraamiline materjal, millel on erakordne tugevus, kõvadus ja keemiline inertsus. Ränikarbiidil, mis koosneb räni aatomitega kovalentselt seotud süsinikuaatomitest kristallvõrega, on mitmesuguse järjestusega polümorfism, mille tulemuseks on kuubiline, heksagonaalne ja romboeedriline kristallstruktuur.

SiC on üks kõige kõvemaid olemasolevaid materjale, mis on Mohsi skaalal hinnatud 9,5 - teisel kohal pärast borkarbiidi (9,5) ja teemanti (10). See on suurepärase kulumiskindlusega ning seda on äärmiselt raske murda või kahjustada; lisaks sellele on see võimeline taluma kõrgeid temperatuure, mistõttu sobib see tööstuslikeks rakendusteks.

Alumiiniumoksiidi kasutatakse laialdaselt selle kõvaduse tõttu, abrasiivides selle kulumiskindluse tõttu, tulekindlates materjalides ja keraamikas selle madala soojuspaisumise ja roomavuskindluse tõttu, elektroonikas selle paremate elektriliste omaduste tõttu ning tuumareaktorites selle vastupidavuse tõttu kiirguskahjustustele.

Ränikarbiidi toodetakse kaubanduslikult paagutamise teel, kus pulbriline räni ja süsinik surutakse kokku äärmise surve all tahkeks massiks. Pärast mehaanilist töötlemist torudeks või plaatideks/plokkideks võib seda edasi töödelda, et seda saaks kasutada tööstuslikes protsessiseadmetes ja kaasaegses lapidariidis. Tänu oma vastupidavusele ja suhteliselt odavale hinnale on see endiselt populaarne valik kaasaegsete lapidarite seas.

Millised on ränikarbiidi puudused kunsti- ja käsitöörakendustes?

Ränikarbiid (SiC) on äärmiselt kõva materjal, mille kõvadus on Mohsi skaalal 9 ja millel on suurepärased soojuspaisumisomadused, keemiline vastupidavus hapete ja leeliste suhtes, kõrge temperatuuritaluvus ning korrosiooni- ja termilise šoki vastupidavus. SiC on ka väga tiheda struktuuriga, mis muudab selle tihedaks, kuid samas vastupidavaks materjaliks, millega töötada.

Moissaniiti leidub looduses haruldase mineraali moissanitina, kuid alates 1893. aastast on seda masstoodanguna toodetud nii abrasiivse pulbri kujul kui ka suurte üksikkristallidena, mida kasutatakse vääriskividena. Moissaniit on osutunud mitmekülgseks komponendiks, mis muudab tootjate ja inseneride elu lihtsamaks, kuna seda kasutatakse laialdaselt vastupidavates tööstuslikes rakendustes, nagu lihvimine, lõikamine ja mehaaniline töötlemine, samuti metallmaatriksiga komposiitides, kus see toimib keraamilise sideainena, mis tugevdab ja stabiliseerib osi.

Ränikarbiid eristub abrasiivina oma konkurentidest selle poolest, et see ei lagune lõhkumise või löökide mõjul, mistõttu sobib see eriti hästi tööstuslikeks lihvimisseadmeteks, näiteks rattadeks. Lisaks sellele kasutavad kivikillustikuga ehete valmistajad seda abrasiivi väga edukalt, kuna selle teravad ja kõvad servad paljastavad pidevalt uusi pindu lihvimiseks ja silumiseks. Musta ränikarbiidi eelistatakse sageli rohelisele ränikarbiidile, mida toodetakse selleks otstarbeks elektrisiseses takistusahjus.

Millised on ränikarbiidi eelised kunsti- ja käsitöörakendustes?

Ränikarbiidi kõvaduse, keemilise inertsuse ja termilise stabiilsuse kombinatsioon teeb sellest suurepärase materjalivaliku kulumis- ja kulumiskindlust nõudvate rakenduste jaoks. See talub tõhusalt korrosiooni, erosiooni ja hõõrdekulumist ning on hea mõõtmete stabiilsusega ja talub veatult kõrgeid temperatuure.

Kuna korund on oma kõvaduse kohta suhteliselt kerge, saab seda kasutada abrasiivsetes rakendustes, ilma et see kahjustaks keraamika tugevust. Lisaks sellele on korund ideaalne abrasiiv, mis sobib hästi nii märg- kui ka kuivlihvimiseks; erinevate teravikuvõimalustega on see suurepärane vahend metallide koorimiseks, kivi- ja marmorpindade poleerimiseks ning rooste eemaldamiseks ja rooste eemaldamiseks metallosadelt.

Ränikarbiid sobib hästi elektrilisteks rakendusteks tänu oma madalale lekkevoolule ja olekutakistusele, mistõttu on see suurepärane materjal pooljuhtkomponentide, näiteks dioodide ja transistoride ning muude kõrgepingeseadmete tootmiseks.

Ränikarbiid on üldjuhul ohutult käsitletav; siiski võib selle tolm olla mürgine, kui seda liivatamise või lihvimise ajal sisse hingata; et vähendada kokkupuudet pulbrilise ränikarbiidiga töötamise ajal, on mõistlik kanda nõuetekohaseid kaitsevahendeid ja ventileerida oma tööruum korralikult. Kuna see on ka habras ja nõuab erilist ettevaatust, kui seda tööriistadega lõigatakse või kujundatakse; eriti oluline on see, kui seda kasutatakse väikeste üksikasjalike detailide, näiteks skulptuuride või ehete valmistamiseks.