Silicio karbido milteliai – didelio efektyvumo šlifavimo medžiaga pramoniniam naudojimui

Silicio karbidas (SiC) yra neorganinis cheminis junginys, sudarytas iš silicio ir anglies, kuris gamtoje randamas kaip itin retas mineralas – moissanitas; tačiau masinė gamyba prasidėjo 1893 m., tiek miltelių, tiek kristalų pavidalu, skirtų naudoti kaip abrazyvą.

Juodasis silicio karbidas yra populiariausia abrazyvinė medžiaga, skirta itin tiksliam šlifavimui ir poliravimui, nes pasižymi dideliais kristalais, išskirtiniu tvirtumu, tankia struktūra ir pastoviu našumu net ir daugkartinio naudojimo atveju.

Didelis kietumas

Silicio karbido milteliai yra ypač kieta ir atspari nusidėvėjimui medžiaga, todėl tai ideali žaliava šlifavimo diskų ir pjovimo įrankių bei kitų abrazyvinių medžiagų gamybai. Be to, dėl puikio šilumos laidumo ir atsparumo ši medžiaga plačiai naudojama kaip priedas elektronikos gamybos procesuose ir puslaidininkių gamyboje.

SiC galima pagaminti kaitinant kvarcinį smėlį kartu su anglies šaltiniais, pavyzdžiui, naftos koksu, iki aukštos temperatūros atviroje “Acheson” krosnyje; taip gaunami žalios arba juodos spalvos silicio karbido grūdai, kuriuose yra mažiau priemaišų nei žemesnės kokybės silicio karbido grūduose.

Žali arba juodi silicio karbido milteliai sumaišomi su neoksidiniu sukepinimo priedu, vadinamu rišikliu, kad būtų pagaminta pasta. Vėliau pasta suspaudžiama ir formuojama ekstruzijos būdu (vamzdeliai) arba šaltojo izostatinio presavimo būdu, kai dalelės įvairiomis kryptimis veikiant slėgiui įspaudžiamos į tvirtas formas, kad būtų suformuotos figūros, kurias vėliau galima apdirbti.

Didelis šilumos laidumas

Dėl puikio šilumos laidumo silicio karbido milteliai yra nepakeičiama medžiaga įvairiose pramonės srityse, ypač elektronikos ir puslaidininkių gamybos sektoriuose, kur didžiulį pranašumą suteikia jų gebėjimas išlaikyti stabilumą net esant aukštoms temperatūroms.

Tarp medžiagų, pasižyminčių dideliu atsparumu pažeidimams ir terminiams smūgiams, yra akrilas. Ši universali medžiaga gali atlaikyti didelę plastinę deformaciją, kol įtrūksta, ir pasižymi mažais plėtimosi koeficientais esant temperatūros pokyčiams.

Juodasis silicio karbido smėlis, skirtingai nuo deimanto, yra ypač tvirtas ir universalus; jis gali būti naudojamas tokiems tikslams kaip šlifavimo diskai, šlifavimo popierius bei dengti ir rišami abrazyvai smėliavimui. Dėl savo kietumo ir puikaus cheminio bei terminio stabilumo jis yra prieinama alternatyva boro karbido abrazyvams, pagamintiems naudojant reakcinio rišimo technologiją iš gryno kvarcinio smėlio ir anglies kaip žaliavų, deginant elektrinėse varžinėse krosnyse.

Didelis atsparumas nusidėvėjimui ir korozijai

SiC yra viena iš kietiausių sintetinių medžiagų, savo kietumu nusileidžianti tik deimantui. Dėl šios savybės ji tampa patrauklia medžiaga tais atvejais, kai svarbiausia yra aukštas našumas ir ilgaamžiškumas, pavyzdžiui, šlifavimo srityje.

Siūlome tiek reakciniu būdu sujungtus silicio karbido, tiek cementuoto volframo karbido gaminius, sukurtus taip, kad atitiktų konkrečius ugniai atsparių, cheminių ir terminių savybių reikalavimus. Reakciniu būdu sujungtas silicio karbidas idealiai tinka tais atvejais, kai svarbu užtikrinti atsparumą dilimui arba sukurti sudėtingas formas; cementuotas volframo karbidas pasižymi geresnėmis šiluminėmis ir cheminėmis izoliacinėmis savybėmis nei jo analogas.

Dėl savo abrazyvinių savybių juodasis silicio karbidas yra plačiai naudojamas automobilių ir aviacijos pramonėje komponentų šlifavimui ir poliravimui, siekiant užtikrinti tikslius matmenis ir paviršiaus apdailą, arba korozijos ir nusidėvėjimo žymių pašalinimui smėliavimo būdu. Be to, jo išskirtinis stiprumas ir ilgaamžiškumas leidžia jam atlaikyti ekstremalias aplinkos sąlygas ir išlikti nepaliestam, o atsparumas korozijai ir nusidėvėjimui lemia, kad jis yra žinomas kaip smėliavimo abrazyvas. Be to, jo atsparumas korozijai ir nusidėvėjimui padeda prailginti detalių tarnavimo laiką ir sumažinti prastovų trukmę – tai ypač aktualu tokiems įrankiams kaip šlifavimo diskai ar smėliavimo abrazyvai, kuriuose naudojami juodojo silicio karbido smėliavimo abrazyvai, arba pjovimo įrankiai, kuriems dėl korozijai ir nusidėvėjimui atsparių dangų ar iš šios medžiagos pagamintų pjovimo įrankių reikia nuolatinės priežiūros arba prastovų.

Didelis atsparumas karščiui

Silicio karbidas yra itin kieta ir lengva keraminė medžiaga, pasižyminti puikiu terminiu stabilumu ir atsparumu korozijai, todėl ji tinka naudoti didelių apkrovų sąlygomis, pavyzdžiui, pramoninėse mašinose ir automobilių detalėse.

Moissanitas – plačios energijos spragos puslaidininkinė medžiaga, gamtoje randama kaip brangakmenis moissanitas, – nuo XIX a. pabaigos masiškai gaminamas ir naudojamas kaip abrazyvas, pavyzdžiui, šlifavimo diskams ir pjovimo įrankiams, taip pat siurblių ugniai atsparioms dangoms, raketų variklių ir kitų mašinų, kaip nusidėvėjimui atsparios dalys; šios medžiagos standumas, atsparumas terminiams smūgiams ir stiprumas taip pat yra pageidaujamos savybės gaminant teleskopų veidrodžius iš šios medžiagos.

Achesono sukurtas SiC gamybos metodas ir toliau yra šiuolaikinės gamybos, skirtos abrazyvams, metalurgijai ir ugniai atsparioms medžiagoms, pagrindas. Žaliavos kaitinamos aukštoje temperatūroje atviroje krosnyje, kol susidaro žalios iki juodos spalvos kristalinio SiC agregatas, apsuptas iš dalies arba visiškai neperdirbto silicio dioksido ir anglies, esančios naftos kokso pavidalu.