Silicio karbido milteliai

Silicio karbido milteliai yra itin patvari abrazyvinė ir ugniai atspari medžiaga, naudojama aukštos temperatūros elektroninių prietaisų gamyboje.

Gaminant reikia kaitinti kvarcinį smėlį su anglies šaltiniais, tokiais kaip naftos koksas, elektros lanko krosnyje, kad susidarytų juodieji ir žalieji silicio karbidai; juodajame silicyje yra geležies priemaišų, todėl jo apdaila yra tamsesnių atspalvių.

Savybės

Silicio karbidas (SiC) yra pramoninis mineralas, sudarytas iš silicio ir anglies, plačiai naudojamas pramonėje kaip abrazyvas - nuo švitrinio popieriaus ir šlifavimo ratukų iki pramoninių krosnių įdėklų ir neperšaunamų liemenių keraminių plokštelių, taip pat puslaidininkinių šviesos diodų (LED) substratų. SiC taip pat natūraliai randamas kaip moisanito mineralas. SiC taip pat natūraliai randamas kaip moisanito mineralas. SiC taip pat natūraliai randamas kaip moisanitas. SiC galima naudoti įvairiose srityse, įskaitant pramoninių krosnių ugniai atsparias išklotines, taip pat keramines plokštes, naudojamas neperšaunamoms liemenėms, šviesos diodams - jis netgi natūraliai randamas kaip moissanito mineralas.

Aliuminis pasižymi puikiu atsparumu dilimui, atlaiko iki 1400 laipsnių C temperatūrą, o jo tvirtumas labai nesumažėja. Be to, aliuminis atsparus korozijai, jis atsparus daugumai įprastų neorganinių rūgščių, druskų ir šarmų, tačiau tam tikromis aplinkybėmis, pavyzdžiui, susidūręs su rūgštiniais fluoridais arba fluoro vandenilio rūgštimis, jis gali koroduoti.

SiC yra elektrai izoliacinė medžiaga, pasižyminti dideliu atsparumu tempimui ir mažu savituoju svoriu, pasižyminti tiek cheminiu stabilumu, tiek elektrai izoliacinėmis savybėmis, geru cheminiu stabilumu ir nemagnetinėmis savybėmis. Ji lydosi 2080 laipsnių C temperatūroje. SiC glaudžiai supakuota struktūra leidžia užtikrinti tetraedrinę koordinaciją tarp silicio ir anglies atomų, todėl užtikrinamas didelis stiprumo ir svorio santykis bei šilumos laidumo savybės.

Silicio karbido milteliai gali būti gaminami įvairaus grynumo, kristalinės struktūros ir dalelių dydžio. Jie gali būti gaminami įvairiais procesais - karboterminio redukavimo Achesono procesu arba polimerų konversijos būdu, taip pat aukštos temperatūros dujų fazės cheminėmis reakcijomis - taikant įvairius metodus. Paruošti šie milteliai gali būti naudojami gaminant keramikos gaminius, pavyzdžiui, pramoninių krosnių ugniai atsparias formas arba elektronikos prietaisų, pavyzdžiui, mikroprocesorių, elektros izoliacijos elementus.

Paraiškos

Silicio karbido milteliai gali būti naudojami daugelyje sričių. Silicio karbidas yra labai tvirta medžiaga, pasižyminti puikiu šilumos laidumu ir atsparumu cheminėms medžiagoms, todėl atlaiko ekstremalias temperatūras, pradedant išlydytu stiklu ir baigiant 1400 laipsnių C (2552 laipsnių F). Silicio karbidą dažnai galima rasti ugniai atsparių medžiagų, tokių kaip keramika, stiklas ir krosnių sienelės, sudėtyje, ir net šlifavimo diskai bei švitrinis popierius gaminami naudojant jo priedus. Be to, silicio karbidas yra sudedamoji medžiaga aukštatemperatūriuose puslaidininkiuose ir elektronikoje.

Anglies taip pat galima rasti kompozitinėse medžiagose, pavyzdžiui, anglies pluoštu sustiprintame silicio karbide (CFRC), kuris dėl didelio tempimo stiprio ir gebėjimo atlaikyti didelio greičio smūgius dažniausiai naudojamas automobilių stabdžiuose ir neperšaunamose liemenėse.

Sukepintas silicio dioksidas dažnai gaminamas naudojant sukepinimą aukštu slėgiu iki 11 000 laipsnių C temperatūroje. Galutinis gaminys pasižymi itin glaudžiai surišta struktūra, sudaryta iš keturių silicio ir keturių anglies atomų, susijungusių tetraedriniu principu, nemagnetinėmis savybėmis ir atsparumu daugumai cheminių medžiagų, įskaitant alifatinius angliavandenilius, šarmus, organines rūgštis ir ištirpusias druskas; tačiau jis neatlaiko stiprių oksidatorių, tokių kaip fluoro vandenilio rūgštis ir kalio fluoridas.

Paruošimas

Silicio karbidas yra itin kieta ugniai atspari medžiaga, naudojama šlifavimo diskams, šlifavimo akmenims, pjovimo įrankiams, smėliavimui, vandens čiurkšlėms ir keramikai. Be to, jis yra neatsiejama aukštatemperatūrių krosnių, naudojamų stiklui ir keramikai degti aukštoje temperatūroje, dalis. Galima įsigyti įvairaus dydžio dalelių, tinkamų konkrečioms reikmėms, taip pat juodos arba baltos spalvos - populiariausia pirmoji (vurcito kristalinės struktūros) ir antroji (cinko blendė).

A-SiC milteliai yra šešiakampės kristalinės struktūros, o jų kietumas pagal Moso skalę įvertintas 7. Dėl aukštos lydymosi temperatūros ir didelio šilumos laidumo jie gali atlaikyti ekstremalias sąlygas, neturi toksiškumo problemų ir netirpsta vandenyje ar alkoholyje. Be to, dėl atsparumo organinėms rūgštims, šarmams, druskoms ir rūgštiniams fluoridams jis tinka daugeliui panaudojimo būdų pramonėje ir inžinerijoje.

Pažangesnėms reikmėms reikia Lely metodu gaminti didesnius pavienius b-SiC kristalus, kad juos būtų galima supjaustyti į brangakmenius, vadinamus sintetiniu moisanitu. SiC taip pat gali būti sujungtas dervomis arba polimerais į pluoštus, naudojamus metalams ir kitoms medžiagoms sutvirtinti.

Išradimas susijęs su b-SiC miltelių gamybos procesu, kai Si šaltinis, kurį sudaro Si ir C, sumaišomas su anglies pertekliumi, kompozicija kaitinama, filtruojama, plaunama ir džiovinama. Baigus šiuos b-SiC miltelius galima lengvai susmulkinti atliekant tolesnius procesus, pavyzdžiui, filtravimo plovimo džiovinimą.

Saugykla

Silicio karbidas yra viena kiečiausių medžiagų pasaulyje, pagal kietumą prilygstanti deimantui ir boro karbidui. Silicio karbidas naudojamas tokiose srityse, kurioms reikalingos terminės ir mechaninės savybės, kaip dilimui atsparios medžiagos, ugniai atsparios medžiagos, keramika, puslaidininkiai ir puslaidininkiniai abrazyvai bei dilimui atsparios medžiagos; dilimui atsparios dangos; atsparumas šiluminiam smūgiui; mažas šiluminio plėtimosi greitis ir didelis elektrinis laidumas, todėl silicio karbidas pasižymi išskirtinėmis tvirtumo, ilgaamžiškumo ir elektrinio laidumo savybėmis, dėl kurių jis yra universalus medžiagos pasirinkimas.

Aviacijos ir kosmoso pramonės šakose daug naudojama SiC miltelių, atsparių dideliam karščiui ir slėgiui, komponentų, įskaitant automobilių stabdžių sistemas, kurios naudojamos siekiant pagerinti eksploatacines savybes ir sumažinti rotorių ir būgnų nusidėvėjimą. Tuo tarpu puslaidininkių pramonėje SiC naudojamas plokštelių apdorojimo įrangoje, siekiant efektyviau valdyti karštį, taip pat neperšaunamų liemenių keraminėse plokštelėse, kurios apsaugo karius nuo didelio greičio smūgių.

Juodasis silicio karbidas gaminamas elektrinėje varžinėje krosnyje aukštoje temperatūroje, naudojant kvarcinį smėlį ir naftos koksą kaip pirmines žaliavas. Jo vidutinis kietumas yra tarp lydyto aliuminio oksido ir sintetinio deimanto, todėl jis gali būti naudojamas kaip abrazyvinė medžiaga apdirbant mažo tempimo stiprio medžiagas, pavyzdžiui, ketų, spalvotuosius metalus, uolienas, odą ir gumą. Be to, juodasis silicio karbidas dažnai naudojamas ugniai atsparioms medžiagoms ir metalurgijos priedams gaminti.