Piikarbidijauhe

Piikarbidi, josta käytetään myös nimitystä karborundi/karbornm/, on poikkeuksellisen kova ja kestävä piin ja hiilen kiteinen yhdiste, jota on pitkään käytetty teollisena materiaalina 1800-luvun lopulta lähtien.

Vaikka luonnossa esiintyvää moissanitea löytyy meteoriiteista ja kimberliittiesiintymistä, suurin osa SiC:stä tuotetaan nykyään synteettisesti joko liuottamalla hiiltä sulaan piihin tai kemiallisella höyrystysprosessilla.

Korkea lämmönjohtavuus

Piikarbidin erinomaisen lämmönjohtavuuden ansiosta se kestää korkeita käyttölämpötiloja. Tämä ominaisuus auttaa haihduttamaan lämpöä nopeasti ja tehokkaasti ja suojaa sitä sulamiselta tai murtumiselta vaativissa olosuhteissa.

Se suojaa laitteita kulumiselta ja auttaa pidentämään niiden käyttöikää. Alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ja erinomaisen kovuuden ansiosta se kestää myös mekaanisia rasituksia, kuten kitkaa ja hankausta.

Mustassa piikarbidijauheessa on tiukasti kontrolloituja hiukkaskokoja, jotka tuottavat poikkeuksellisen nopean leikkausnopeuden ja pintakäsittelyn, joten se soveltuu useisiin sovelluksiin, kuten lasitettuihin ja resinoidihiomakoneiden hiomalaikoihin, räjäytysjyvä/jauheyhdisteisiin, yhdisteisiin, laakereihin, kiillotukseen, liukastumattomuuteen ja lankasahaukseen piitä ja kvartsia.

Karborundum-painanta, perinteinen kollaasipainotekniikka, jossa alumiinilevylle levitetään karborundum-hiukkasia ja väriainetta, minkä jälkeen se ajetaan rullasängyn painokoneen läpi, jolloin syntyy tulosteita paperille, jossa on orgaanisia tekstuureja, jotka tuovat esiin sen kestävyyden.

Korkea lujuus

SiC on erittäin kova materiaali (9 Mohsin asteikolla). Lisäksi sen kulutuskestävyys tekee siitä sopivan sovelluksiin, joihin kuuluvat urheiluautojen keraamiset jarrulevyt ja luodinkestävät liivit sekä pumppuakselin tiivisteet. Lisäksi tämä materiaali kestää erittäin korkeita lämpötiloja ja pysyy ehjänä, kun se on kosketuksissa muiden kovien materiaalien, kuten teräksen, kanssa.

Sillä on erinomainen hapettumiskestävyys noin 1400 degC:een asti, ja se on liukenematon veteen, alkoholiin ja muihin happoihin kuin fluorivetyhappoon.

Vihreä SIC voidaan valmistaa puhtaasta kvartsihiekasta ja öljykoksista, käsitellä erilaisilla muokkausmenetelmillä ja sintrataan korkeissa lämpötiloissa sähköisessä sisäisessä vastusuunissa, jolloin saadaan sekä sidottuja että reaktiosidottuja tuotteita. Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories käyttää tätä tuotetta hioma-aineiden, metallurgisten ja tulenkestävien erikoismateriaalien sekä metallimatriisikomposiittien ja uunikalusteiden tuotannossa - komposiittipanssarijärjestelmien tuotantoa unohtamatta!

Korkea kemikaalien kestävyys

Piikarbidi on osoittanut kestävyytensä kestämällä äärimmäisiä kemiallisia olosuhteita ja ympäristöjä, kuten tehtaiden hiomalaikat. Lisäksi sitä käytetään hiontaan ja kiillotukseen sekä teollisuuden leikkaus- ja poraustehtäviin; lisäksi sen kulutuskestävyys on korkea, joten se soveltuu käytettäväksi metallurgisissa sovelluksissa.

1800-luvun lopulta lähtien silikonikumia on käytetty muun muassa hioma- ja hiontatyökaluissa sekä tulenkestävissä vuorauksissa ja uunien teloissa. Poikkeuksellisen lämmönkestävyytensä ja lämpöshokin kestävyytensä ansiosta piikumi on erinomainen materiaalivalinta ilmailu- ja avaruussovelluksiin.

Piikarbidijauhetta voidaan valmistaa sulattamalla piihiekkaa ja hiilipohjaista koksia sähkövastuksella varustetussa uunissa 2500 degC:n lämpötilassa, jonka jälkeen se jauhetaan tai muotoillaan kiinteiksi kappaleiksi. Suurempia yksikiteitä voidaan kasvattaa puhtaasta piistä ja hiilihöyrystä äärimmäisessä tyhjiössä 3500 celsiusasteen lämpötilassa - käyttäen samanlaisia prosesseja kuin puolijohdekiekkojen valmistuksessa. Polymorfit eli rakenteet, joissa on erilaisia kiderakenteita, ovat olemassa, ja ne voidaan luokitella alfa- tai beetakiteiksi niiden atomirakenteen mukaan; alfa on tyypillisesti kuusikulmainen (wurtziitti).

Korkea lämmönkestävyys

Piikarbidi on oksiditon keraaminen materiaali, joka kestää korkeita lämpötiloja ja kulutusta. Näin ollen sitä on jo pitkään käytetty kovaa kulutusta kestävänä osana hionta-, hoonaus- ja hiekkapuhallusprosesseissa, ja sitä käytetään usein myös ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja autoteollisuudessa hioma-aineena erilaisten materiaalien kiillottamiseen.

Alumiini ei reagoi happojen kanssa ja jopa 1600 celsiusasteen lämpötiloissa. Tetraedrisen kiderakenteensa ansiosta se kestää hapettumista tietyissä olosuhteissa - jos se kuitenkin altistuu pitkiä aikoja korkeille happipitoisuuksille, se voi hapettua nopeasti.

Uudelleenkiteytys, kuumapuristus, mikroaaltosintraus, paineeton sintraus ja reaktiosintraus ovat eri menetelmiä, joilla voidaan valmistaa erimuotoisia ja -kokoisia keraamisia. Keraamisia käytetään laajalti osana lämpöä vaativia tulenkestäviä materiaaleja ja luodinkestävien panssarisovellusten komponentteina käytettäviä keraamisia; lisäksi se soveltuu jäykkyytensä ja lujuutensa ansiosta myös tähtitieteellisten teleskooppien peileihin.