Menjelajahi Daya Tahan Silikon Karbida di Lingkungan yang Keras

Silikon karbida adalah senyawa kuat yang terbentuk melalui reaksi kimia suhu tinggi antara silikon dan karbon, dengan struktur kristal yang sangat tahan lama sehingga cocok untuk digunakan di lingkungan yang keras.

Silikon karbida memerlukan kontrol kualitas yang ketat selama proses produksinya untuk memastikan daya tahannya di lingkungan kerja yang keras. Kami akan mengeksplorasi faktor-faktor apa saja yang memengaruhi umur panjangnya.

Ketahanan Korosi

SiC adalah bahan yang sangat keras dan padat yang terdiri dari berbagai bentuk atau jenis struktur kristal silikon karbida dengan atom karbon yang tersusun secara tetrahedral untuk membentuk lapisan atau jenis, menghasilkan struktur dengan atom karbon yang tersusun secara tetrahedral yang membentuk ikatan antar atom karbon yang tersusun sebagai lapisan atau jenis yang menghasilkan kualitas tahan korosi yang unik. Silikon karbida sinter tanpa tekanan (C / C-SiC) tahan terhadap semua asam (hidroklorik dan sulfat), pelarut basa, dan lingkungan pengoksidasi seperti asam nitrat namun tetap cukup tahan korosi sehingga cawan lebur padat yang terbuat dari C / C-SiC sering digunakan sebagai aplikasi lapisan tungku.

Korosi bahan SiC bisa sangat kompleks, tergantung pada banyak faktor. Ketahanan korosi bahan tergantung pada ketebalan dan kedalaman lapisan oksida yang berkembang selama proses oksidasi; selain itu, mekanisme kimia dan fisika yang bertanggung jawab untuk menghasilkan laju oksidasi parabola yang terkenal masih belum sepenuhnya dipahami.

Uji korosi jangka panjang diperlukan untuk mengevaluasi pengaruh lingkungan korosif terhadap kekuatan material. Korosi jangka panjang dapat meningkatkan cacat permukaan yang menurunkan kekuatan dan daya tahan material seiring waktu.

Elkem melakukan analisis sensitivitas korosi yang ekstensif terhadap empat jenis sambungan pelat SiC ke SiC yang disambungkan menggunakan ikatan difusi logam dengan interlayer molibdenum atau titanium, sintering reaksi, dan sintering serbuk nano SiC. Semua sampel mengalami pengujian hidrotermal selama lima minggu pada suhu tinggi tanpa kontaminasi radiasi selama pengujian hidrotermal selama lima minggu pada suhu tinggi.

Resistensi Ekspansi Termal

Silikon Karbida (SiC) adalah bahan sintetis yang sangat keras, berada di suatu tempat pada skala Mohs antara Alumina (9), rata-rata 9, dan Berlian (rata-rata 10). SiC digunakan sebagai bahan abrasif dan komponen tahan aus pada aplikasi mekanis; untuk lapisan tahan api pada tungku industri dan keramik; sebagai lapisan tahan api pada lapisan tangki bahan bakar pesawat terbang; sebagai lapisan tahan api pada tungku yang digunakan oleh industri; dan perangkat elektronik semikonduktor yang beroperasi pada suhu tinggi.

Silikon karbida adalah bahan keramik termomekanis yang luar biasa dengan koefisien ekspansi termal yang rendah, yang memungkinkannya mempertahankan bentuk dan ukurannya selama fluktuasi suhu yang cepat dan membuat produk yang beroperasi di lingkungan yang ekstrem menjadi lebih andal.

Silikon karbida memiliki sifat mekanik yang luar biasa dan memiliki konduktivitas termal yang tinggi dengan rentang suhu operasi yang luas, serta sangat tahan terhadap korosi dan serangan bahan kimia, sehingga cocok untuk aplikasi lingkungan yang keras di industri seperti otomotif, kedirgantaraan, dan elektronik.

Buku ini menyajikan teknologi sistem mikro berdasarkan silikon karbida (SiC) film curah dan tipis, yang mencakup kemunculannya sebagai platform penting untuk sistem mikro lingkungan yang keras dengan menggabungkan fabrikasi perangkat elektronik dengan perangkat MEMS mekanis. Buku ini juga menyelidiki kesulitan yang melekat dalam menggabungkan berbagai proses dan bahan menjadi modul sensor yang dapat digunakan; terutama ketidaksesuaian suhu antara komponen serta kepekaan lingkungan SiC dieksplorasi secara ekstensif, sementara membahas keadaan seni dalam teknologi SiC bahan curah serta teknologi film tipis SiC yang dibahas secara ekstensif.

Ketahanan aus

Tungsten Carbide (WC) adalah paduan penting dan serbaguna yang digunakan dalam berbagai aplikasi, yang memiliki kekerasan ekstrem, konduktivitas tinggi, ekspansi termal rendah, dan ketahanan terhadap korosi. Tungsten karbida dibuat ketika bubuk tungsten murni dicampur dengan logam lain seperti karbon, nikel, atau kobalt menggunakan proses yang disebut sintering; setelah dibentuk menjadi bentuk untuk penggunaan tertentu dengan cara ditekan dan ditempa, paling sering digunakan sebagai alat pemotong. Daya tahan tungsten yang ekstrem lebih jauh daripada logam lain yang digunakan untuk alat pemotong; selain itu, tungsten juga sering digunakan oleh unit militer dengan menggunakan taktik serangan yang disebut pemboman kinetik, di mana peluru ditembakkan langsung ke arah musuh untuk menembus perlindungan lapis baja dan menembus pertahanan musuh.

Tungsten karbida (WC) banyak digunakan untuk rekayasa presisi karena kemampuannya menahan kecepatan dan tekanan yang sangat tinggi, memiliki modulus Young tertinggi, permukaan paling keras, tingkat ekspansi termal terendah, dan ketahanan aus terbaik di antara semua logam. Selain itu, keuletan WC yang sangat tinggi memungkinkannya untuk dibentuk menjadi batang atau diekstrusi sebagai kawat seperti pada bola lampu pijar.

Tungsten karbida terkenal rapuh dan rentan terhadap keretakan atau patah akibat benturan berat, sehingga lebih rentan terhadap benturan daripada logam mulia seperti emas dan platinum. Namun demikian, bahan ini tetap populer digunakan dalam aplikasi militer yang memerlukan ketahanan terhadap guncangan, seperti di fasilitas uji kawah NCSU yang menggunakan cakram penyangga yang terbuat dari tungsten karbida untuk menyerap benturan proyektil.

Konduktivitas Listrik

Kombinasi unik dari sifat keramik dan semikonduktor silikon karbida membuatnya menjadi bahan yang sangat mudah beradaptasi, cocok untuk penggunaan industri dan elektronik. Karena sifat-sifat ini, elektronik silikon karbida dapat beroperasi bahkan di lingkungan yang keras dengan suhu tinggi dan tingkat tegangan yang biasanya akan mendiskualifikasi elektronik lain untuk berkinerja dengan baik.

Secara kimiawi, silikon karbida adalah bahan yang sangat stabil. Bahan ini tahan terhadap sebagian besar asam (hidroklorik, sulfur, dan hidrofluorik), garam, dan alkali dengan pengecualian asam sulfat pekat; selain itu, bahan ini tidak bereaksi dengan air; menjadikannya pilihan bahan yang ideal untuk komponen yang membutuhkan paparan cairan dalam waktu lama.

Silikon karbida menawarkan sifat listrik yang sangat baik karena struktur atomnya. Silikon karbida mengkristal menjadi struktur padat yang mengandung lapisan karbon dan silikon yang berikatan secara kovalen. Lapisan-lapisan ini dapat disusun ke dalam konfigurasi yang berbeda yang disebut polytype; setiap polytype dibedakan berdasarkan urutan penumpukannya sendiri, sehingga memunculkan berbagai struktur kristal yang masing-masing memiliki sifat unik.

Berbagai sifat silikon karbida menempatkannya di garis depan inovasi teknologi. Pemanfaatan dalam aplikasi teknik yang ekstrem dan berkinerja tinggi seperti bantalan pompa, katup, injektor sandblasting, dan cetakan ekstrusi serta fabrikasi perangkat semikonduktor yang beroperasi di lingkungan ekstrem dapat menghasilkan peningkatan yang signifikan di seluruh industri.