Silikon Karbida adalah salah satu bahan keramik canggih yang paling keras dan paling tahan lama, digunakan karena kekerasannya sebagai bahan abrasif dan ketahanan terhadap panas serta koefisien muai panas yang rendah pada refraktori dan aplikasi keramik.
Moissanite juga dapat terjadi secara alami sebagai mineral transparan moissanite. Sampel pertama yang disintesis secara artifisial dibuat pada tahun 1891 selama upaya Edward Acheson untuk membuat berlian artifisial; kemudian, kimiawan pemenang hadiah Nobel Henri Moissan secara artifisial mensintesis lebih banyak sampel.
Kekuatan Suhu Tinggi
Silicon Carbide (SiC) adalah keramik nonoksida yang sangat kuat yang menawarkan ketahanan luar biasa terhadap korosi dan serangan bahan kimia pada suhu tinggi. SiC digunakan sebagai bahan pelapis tahan api dalam tungku industri sebagai bahan pelapis tahan api; roda gerinda; alat pemotong; dan aplikasi yang membutuhkan kekuatan seperti roda gerinda, alat pemotong, dan aplikasi permesinan. Selain itu, komponen SiC membentuk bagian penting dalam elemen pemanas resistansi, termistor untuk tungku listrik serta tabung liner dan permukaan segel yang mengandung SiC.
SiC dikenal dengan ketahanan termal dan kekuatannya yang unggul pada suhu tinggi, membuatnya sangat dihargai oleh aplikasi industri. SiC tahan terhadap oksidasi pada suhu hingga 1000 derajat C dengan menciptakan lapisan pelindung oksida yang bertindak seperti penghalang antara permukaannya dan elemen-elemen yang mengelilinginya; namun, pada suhu yang lebih tinggi, retakan dapat menembus penghalang ini dan membuang energi melalui daerah antar-kristal atau butiran yang mengakibatkan kesulitan untuk meningkatkan kekuatan pada suhu yang lebih tinggi.
Silikon Karbida dapat diproduksi melalui dua proses yang berbeda; ikatan reaksi dan sinter. Kedua bentuk tersebut memiliki pengaruh signifikan pada struktur mikro, sehingga performa pada suhu tinggi. Ikatan reaksi melibatkan infiltrasi green compacts yang terbuat dari campuran SiC dan karbon dengan silikon cair; hal ini menciptakan struktur dengan perubahan dimensi minimal selama pemrosesan, dan area permukaan yang luas. Struktur mikro cangkang inti tahan api memberikan karakteristik unik yang telah terbukti meningkatkan kekuatan SiC pada suhu tinggi.
Tahan Suhu Tinggi
Kekuatan silikon karbida yang luar biasa membuatnya menjadi pilihan material yang sangat baik untuk aplikasi suhu tinggi, seperti bantalan rem keramik untuk mobil konsumen. Bahan ini memiliki kapasitas untuk menahan suhu hingga 1400 derajat Celcius sambil tetap mempertahankan kekuatan dan kekerasannya yang luar biasa, yang membuat silikon karbida menjadi bahan yang ideal.
Silikon karbida berbeda dengan bahan keramik lainnya karena tidak terdegradasi atau meleleh pada suhu tinggi, sehingga cocok untuk digunakan pada aplikasi penahan beban dengan tekanan tinggi seperti bantalan dan pelat antipeluru tanpa menimbulkan kerusakan struktural permanen. Hal ini membuat silikon karbida sangat ideal untuk aplikasi yang melibatkan tekanan bantalan beban tingkat tinggi seperti bantalan dan pelat antipeluru.
Silikon karbida terjadi secara alami sebagai mineral moissanite yang sangat langka, sementara produksi sic sintetis memenuhi tuntutan pertahanan nasional modern, energi nuklir, teknologi ruang angkasa, dan industri kedirgantaraan yang menuntut dimensi yang presisi.
Silikon karbida yang disinter memiliki salah satu konduktivitas termal tertinggi di antara keramik teknis, nomor dua setelah aluminium nitrida. Hal ini dapat dikaitkan dengan struktur oksigen kisi-kisinya yang menghasilkan hamburan fonon yang besar. Meskipun konduktivitas termalnya dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan menggunakan aditif oksida dalam proses sintering, hal ini harus dijaga seminimal mungkin untuk menjaga stabilitas struktural dan ketahanan oksidasi material.
Koefisien Ekspansi Termal Rendah
Koefisien muai panas silikon karbida yang rendah menjadikannya bahan yang sempurna untuk digunakan sebagai komposit matriks keramik (CMC) dalam kondisi yang keras, sehingga populer digunakan dalam aplikasi seperti turbin gas dan nozel roket di mana bahan harus tahan terhadap suhu tinggi serta lingkungan yang terkena goncangan termal.
Ketahanan terhadap korosi membuat baja tahan karat menjadi pilihan bahan yang sangat baik untuk pelapis tungku industri kimia, di mana ia dapat menahan suhu ekstrem sambil mempertahankan integritas strukturalnya. Selain itu, baja tahan karat menawarkan stabilitas kimiawi yang luar biasa yang memungkinkan pengoperasian dalam waktu lama di lingkungan cairan yang tidak bersahabat seperti larutan asam dan basa.
Polimorf silikon karbida yang paling luas, bentuk alfa, dapat ditemukan pada suhu di atas 1700 derajat Celcius dengan struktur kristal wurtzite dan titik leleh di atas 1700 derajat Celcius. Namun, bentuk beta yang lebih langka juga dapat ditemukan dengan struktur kristal campuran seng yang mirip dengan berlian dan titik leleh yang lebih rendah pada suhu 1030 derajat Celcius - bentuk yang lebih langka ini dapat berfungsi sebagai pendukung katalis heterogen.
Silikon Karbida dapat ditemukan sebagai keramik berpori dan padat. Teknik produksi sangat bervariasi, dengan struktur mikro akhir tergantung pada metode produksi yang digunakan. SiC berikatan reaksi diproduksi dengan menyusupkan campuran padat karbon-SiC dengan silikon cair yang bereaksi satu sama lain untuk membentuk lebih banyak SiC, mengikat padat awal; SiC yang disinter, seperti Hexoloy, dibentuk melalui proses pembentukan keramik konvensional sebelum disinter pada suhu tinggi dalam atmosfer lembam.
Kekerasan Tinggi
Kekerasan silikon karbida pada skala Mohs mencapai 9,5, menempatkannya di urutan ketiga setelah berlian dan boron nitrida. Hal ini membuatnya cocok untuk alat potong dan bahan abrasif serta pembuatan komponen tahan aus suhu tinggi seperti bearing dan seal dalam aplikasi industri mekanik.
Kombinasi unik dari sifat kimia yang stabil, konduktivitas termal yang sangat baik, koefisien muai panas yang rendah, kekerasan dan kekuatan mekanik silikon karbida telah membuatnya digunakan secara luas di beberapa industri termasuk perminyakan, teknik kimia, mikroelektronika, mobil, pertambangan laser pembuatan kertas penerbangan. Selain itu, silikon karbida juga digunakan dalam elektronik informasi perlindungan lingkungan dan aplikasi penggunaan energi.
Silikon karbida (SiC) dapat diproduksi dengan menggunakan dua proses, yaitu ikatan reaksi dan sintering, yang keduanya akan memengaruhi struktur mikro akhirnya. SiC ikatan reaksi biasanya dibuat dengan menyusupkan padatan yang terdiri dari campuran silikon dan karbon dengan silikon cair yang kemudian bereaksi dengan molekul silikon-karbon lainnya untuk membentuk lebih banyak ikatan SiC, sedangkan SiC sinter dibuat dengan menggunakan teknik pembentukan keramik konvensional dan alat bantu sintering non-oksida untuk produksi.
Kemampuan mesin silikon karbida yang sangat baik menjadikannya bahan yang sangat baik untuk memproduksi komponen penyegelan yang tahan aus, terutama jika dikombinasikan dengan grafit. Kombinasi ini menawarkan koefisien gesekan yang lebih rendah daripada keramik alumina dan paduan keras dan akan mempertahankan bentuknya selama nilai PV yang tinggi untuk mencegah kebocoran bahan kimia seperti alkali dan asam ke lingkungan.