Szilícium-karbid felhasználása

A szilíciumkarbid (SiC) rendkívül kemény anyag, amelyet számos célra használnak. Találkozhatsz a SiC-vel a nagy teljesítményű "kerámia" féktárcsákban, vagy akár a golyóálló mellények kerámialemezeként.

A moissanit a természetben ritka ásványként fordul elő, de 1893 óta tömegesen gyártják por formájában csiszolóanyagként való felhasználásra. Ezenkívül a szélsőséges hőmérsékleten és feszültség mellett működő félvezető elektronikában alapvető alkotóelemként használják.

Magas hőmérsékletű tűzálló anyagok

A szilíciumkarbid tűzálló anyagok nagy teljesítményű anyagok, amelyek kiemelkedő szilárdsággal, korrózióállósággal és hőhatásállósággal rendelkeznek. A tégla vagy bélés formájában kapható szilícium-karbid tűzálló anyagokat olyan alkalmazásokban használják, mint a magas hőmérsékletű alkalmazások, például olvadt sók és savas salakok előállítása; különleges jellemzőjük, hogy 15000 C-ig, az utóbbi olvadáspontjáig terjedő hőmérsékleten is ellenállnak a lágyulásnak (a fekete szilícium-karbid [SiC] az e tűzálló anyagok alapanyaga).

A szilíciumkarbid, amelyet általában SiC kémiai képletével jelölnek, egy rendkívül kemény, szintetikusan előállított, szilíciumból és szénből álló kristályos vegyület, amely a természetben a ritka ásvány, a moissanit formájában fordul elő; tömeges gyártása azonban 1893-ban kezdődött, és csiszolóanyagként, valamint az iparban és rakétamotorokban kopásálló alkatrészként használták; emellett félvezető szubsztrátként szolgál a fénykibocsátó diódákban (LED).

Az agyaggal kötött szilíciumkarbid tűzálló anyagok ideális választás magas hőmérsékletű alkalmazásokban való felhasználásra, mivel a kötési folyamat biztosítja a szerkezeti integritást magas hőmérsékleten, miközben ellenáll a savaknak és más maró anyagoknak. Továbbá ezek a viszonylag olcsó tűzálló anyagok idővel rendkívül tartósnak bizonyultak; gyakran gőzkorróziós tesztekkel vizsgálják őket (a próbatesteket lefényképezik, megmérik és megmérik, mielőtt 500 órán keresztül gőznek teszik ki őket, hogy lássák, mennyire jól teljesítenek ilyen szélsőséges nyomás és hőmérséklet mellett).

Kopásálló alkatrészek

A szilíciumkarbid számos kopásálló alkalmazásban használható. Kiváló szilárdsága, keménysége, tartóssága, kémiai támadással szembeni ellenállása és hőmérséklet-ellenállósága miatt a szilíciumkarbid kiváló anyag az acél és a kohászati ötvözetek kopása ellen, így alkalmas fémhengerek vagy alkatrészek helyettesítésére acélhengerlőkben, homokszivattyúkban, hidrociklonokban, zúzókban vagy hengerbéléscsövekben.

Az elektrolízis egy másik előnyt is kínál; ez lehetővé teszi, hogy következetesebben alkalmazzák anélkül, hogy a hagyományos nikkelezési eljárásokra jellemző következetlenségek keletkeznének, biztosítva, hogy az éles sarkok és mélyedések élesek maradjanak élfelépítés nélkül, míg az átmenő furatok szinte bármilyen geometriai konfigurációban zavartalanok és változatlanok maradnak.

A szilícium-karbid kiemelkedik az elektronikus eszközök anyagai közül kiváló hőmérséklet-ellenállóságával és egyedi atomszerkezetével, amely kivételes félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, így kiválóan alkalmas az elektronikus eszközök gyártására. A hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállása akár 10-szer nagyobb, mint a szilíciumé, amely a félvezetőgyártás alapanyaga, valamint ellenáll a termikus sokknak, és képes ellenállni a nagyon nagy nyomásnak. A szilícium-karbidot széles körben használják a nagyfeszültségű generátorok és a hibrid és elektromos járművek töltőrendszereinek fedélzeti töltői számára készült teljesítmény-félvezetők fontos összetevőjeként, valamint a drága, de környezetszennyező lítium akkumulátorok helyettesítésére.

Félvezető eszközök

A szilícium-karbid tiszta formájában elektromos szigetelőként viselkedik; de ha szennyeződésekkel vagy adalékanyagokkal módosítják, elektromos vezetőképessége megváltozik, és félvezető tulajdonságokat mutat, nem engedi a szabad áramot, de nem is taszítja azt. Ezek a félvezető tulajdonságok alkalmassá teszik a szilíciumkarbidot olyan elektronikus eszközök létrehozására, amelyek az elektromos áramkörökben a jeleket erősítik, kapcsolják vagy átalakítják.

A szilícium-karbid eszközök előnye, hogy széles sávhézaggal rendelkeznek, ami lehetővé teszi számukra, hogy a hagyományos félvezetőknél magasabb hőmérsékleten és frekvencián működjenek, ami alkalmassá teszi őket ipari környezetben való alkalmazásra, és jelentős energiahatékonysági nyereséget biztosít szilícium társaikhoz képest.

A szilícium-karbid teljesítményelemeket széles körben használják a vasúti közlekedési rendszerekben az energiaveszteségek csökkentése és a teherbírás hatékonyságának növelése érdekében, míg a hatékonyság és a megbízhatóság javítása érdekében a napenergia-inverterekben és az energiatároló eszközökben is alkalmazzák őket.

A szilíciumkarbid piac dinamikája folyamatosan fejlődik, mivel új alkalmazások ösztönzik a bővülést és a keresletet. A felhasználási területek közé tartozik a teljesítményelektronikai ipar, az autóipar és a repülőgépipar. A szilícium-karbid piac növekedése a teljesítményelektronika területén 2021-re több mint 271 TP3T-re prognosztizálható az elektromos járművek és az 5G infrastruktúra iránti növekvő kereslet, valamint a gyors töltőállomások miatt; ennek eredményeképpen kapacitásbővítésre és új technológiákba történő beruházásokra van szükség, hogy hatékony tápegységeket biztosítsanak ezek támogatására.

Kémiai feldolgozás

A szilíciumkarbid (SiC) egy rendkívül kemény, szintetikusan előállított szilícium és szén vegyület, amelynek Mohs-féle keménységi osztályzata 9, és majdnem olyan kemény, mint a gyémánt. A SiC a koptató megmunkálási folyamatoktól kezdve, mint például a homokfúvás és a csiszolás, az ipari kemencék kopásálló alkatrészeiig, a fénykibocsátó diódákat gyártó szubsztrátumok és a fénykibocsátó diódák (LED) kopásálló alkatrészeiig terjedő alkalmazásokban használható.

A tűzálló anyagokat kompozit anyagokban is fel lehet használni, mint például a golyóálló mellényekben. Szilárdságuk és tartósságuk lehetővé teszi, hogy ellenálljanak a nagy sebességű lövedékbecsapódásoknak, míg alacsony neutronkeresztmetszeti arányuk megvédi a sugárzás okozta károsodástól.

A SiC előállítására mind a reakciókötés, mind a szinterezés alkalmazható, és mindkettő különböző mikroszerkezeteket eredményez a végső anyagban. A reakciókötéses SiC-t úgy állítják elő, hogy a SiC és szén keverékéből álló tömör anyagokat folyékony szilíciummal infiltrálják, amely a szénnel reakcióba lépve további SiC-részecskéket képez, amelyek aztán összekötik a kezdeti részecskéket. Szinterezett SiC is előállítható tiszta SiC por felhasználásával, amelyet nem oxidos szinterezési segédanyagokkal kevernek és magas hőmérsékleten melegítenek, amíg a megszilárdulás meg nem történik.

Az American Elements prémium minőségű olvasztott szilícium-dioxid és karbid szemcsék és porok széles választékát kínálja, amelyek alkalmasak a tűzálló anyagok, a repülőgépipar, az autóipar, a vegyipar és az élelmiszeripar, valamint sok más iparágak számára. Fejlett zúzó, őrlő és osztályozó berendezéseink lehetővé teszik számunkra, hogy az ANSI, FEPA és JIS szabványokat meghaladó szemcséket állítsunk elő.