Silīcija karbīda pulveris

Silīcija karbīda pulveris ir ļoti izturīgs abrazīvs un ugunsizturīgs materiāls, ko izmanto augstas temperatūras elektronisko ierīču ražošanā.

Ražošana ietver silīcija smilšu karsēšanu ar oglekļa avotiem, piemēram, naftas koksu, elektriskā loka krāsnī, lai veidotos gan melni, gan zaļi silīcija karbīdi; melnajam silīcija dioksīdam ir dzelzs piemaisījumi, kas rada tumšāku nokrāsu tā pārklājumā.

Īpašības

Silīcija karbīds (SiC) ir rūpniecisks minerāls, kas sastāv no silīcija un oglekļa un ko plaši izmanto rūpniecībā kā abrazīvu materiālu - sākot no smilšpapīra un slīpēšanas riteņiem līdz rūpniecisko krāšņu oderējumam un ložu necaurlaidīgām vestu keramikas plāksnēm, kā arī pusvadītāju substrātiem gaismas diodēm (LED). SiC sastopams arī dabā kā moisanīta minerāls. SiC dabā sastopams arī kā moisanīta minerāls. SiC dabā sastopams arī moisanīta veidā. SiC ir daudz pielietojumu, tostarp to izmanto kā ugunsizturīgu oderējumu rūpnieciskajām krāsnīm, kā arī kā keramikas plāksnes, ko izmanto gaismas diodēm ar ložu necaurlaidīgām vestēm - tas pat dabā sastopams kā moisanīta minerāls.

Alumīnijs izceļas ar izcilu izturību pret nodilumu, iztur temperatūru līdz pat 1400 grādiem pēc C, būtiski nepasliktinot izturību. Turklāt tas ir izturīgs pret koroziju pret lielāko daļu neorganisko skābju, sāļu un sārmu; tomēr noteiktos apstākļos, piemēram, saskarē ar skābiem fluorīdiem vai fluorūdeņražskābi, tas var korodēt.

SiC ir elektriski izolējošs materiāls ar augstu stiepes izturību un zemu īpatnējo svaru, kam piemīt gan ķīmiski stabilas, gan elektriski izolējošas īpašības, nodrošinot labu ķīmisko stabilitāti, kā arī nemagnētiskas īpašības. Tas kūst 2080 grādu temperatūrā. SiC ciešā struktūra nodrošina tetraedrisko koordināciju starp silīcija un oglekļa atomiem, kas nodrošina augstu stiprības un svara attiecību un siltumvadītspējas īpašības.

Silīcija karbīda pulveri var izgatavot, lai sasniegtu dažādus tīrības līmeņus, kristālisko struktūru un daļiņu izmērus. Tos var ražot, izmantojot dažādus procesus - karbotermisko reducēšanu Ačesona procesā vai polimēru konversiju, kā arī augsttemperatūras gāzes fāzes ķīmiskās reakcijas - ar dažādām metodēm. Pēc to sagatavošanas šos pulverus var izmantot keramikas izstrādājumu ražošanā, piemēram, ugunsizturīgu formu rūpnieciskām krāsnīm vai elektroizolācijas elementu ražošanai elektronikas ierīcēm, piemēram, mikroprocesoriem.

Pieteikumi

Silīcija karbīda pulveri var izmantot daudzos lietojumos. Silīcija karbīds ir ļoti izturīgs materiāls ar izcilu siltumvadītspēju un ķīmisko noturību, tāpēc tas spēj izturēt ekstrēmas temperatūras, sākot no izkausēta stikla līdz pat 1 400 grādiem pēc Celsija (2 552 grādiem pēc F). Silīcija karbīds bieži sastopams ugunsizturīgo materiālu, piemēram, keramikas, stikla un krāšņu krāsns sieniņu, sastāvā, un pat slīpmašīnas un smilšpapīrs tiek ražots, izmantojot tā piedevas. Turklāt silīcija karbīds ir neatņemams materiāls augsttemperatūras pusvadītāju un elektronikas izstrādājumos.

Ogleklis ir sastopams arī tādos kompozītmateriālos kā ar oglekļa šķiedru pastiprināts silīcija karbīds (CFRC), ko parasti izmanto automobiļu bremzēs un ložu necauršaujamās vestēs, jo tas ir ļoti izturīgs stiepes stiepes izturības ziņā un spēj izturēt liela ātruma triecienus.

Sinterēto silīcija dioksīdu bieži ražo, izmantojot augstspiediena saķepināšanu temperatūrā līdz 11 000 grādu temperatūrā (1 815 grādiem pēc Celsija). Galaproduktam ir ārkārtīgi blīva struktūra, ko veido četri silīcija un četri oglekļa atomi, kas saistīti kopā tetraedriskā izkārtojumā, nemagnētiskas īpašības, un tas ir izturīgs pret lielāko daļu ķīmisko vielu, tostarp alifātiskajiem ogļūdeņražiem, sārmiem, organiskajām skābēm un izkausētiem sāļiem; tomēr tas nav izturīgs pret spēcīgiem oksidētājiem, piemēram, fluorūdeņražskābi un kālija fluorīdu.

Sagatavošana

Silīcija karbīds ir ārkārtīgi ciets ugunsizturīgs materiāls, ko izmanto, piemēram, slīpēšanas riteņos, asmeņos, griezējinstrumentos, smilšu strūklas, ūdens strūklas griezējos un keramikā. Turklāt tas ir neatņemama sastāvdaļa augstas temperatūras krāsnīs, ko izmanto stikla un keramikas izstrādājumu apdedzināšanai augstā temperatūrā. Pieejami dažāda lieluma daļiņas, kas piemērotas konkrētiem lietojumiem, kā arī melnā vai baltā krāsā - vispopulārākā ir pirmā (virtcīta kristāliskā struktūra) un otrā (cinka blende).

A-SiC pulverim ir heksagonāla kristāliskā struktūra un Mosa cietības pakāpe 7. Tas var izturēt ekstrēmus apstākļus ar augstu kušanas temperatūru un spēcīgu siltumvadītspēju, un tam nav toksicitātes problēmu vai ūdenī vai alkoholā nešķīstošu īpašību. Turklāt tā izturība pret organiskajām skābēm, sārmiem, sāļiem un skābes fluorīdiem padara to piemērotu daudziem pielietojumiem rūpniecībā un inženiertehniskajos lietojumos.

Uzlabotiem lietojumiem ir nepieciešams, lai, izmantojot Lely metodi, iegūtu lielākus b-SiC monokristālus, kurus pēc tam var sagriezt dārgakmeņos, kas pazīstami kā sintētiskais moisanīts. SiC var arī savienot kopā, izmantojot sveķus vai polimērus, šķiedras, ko izmanto metālu un citu materiālu pastiprināšanai.

Izgudrojums attiecas uz b-SiC pulveru ražošanas procesu, sajaucot Si avotu, kas sastāv no Si un C, ar oglekļa pārpalikumu, uzkarsējot kompozīciju un pēc tam to filtrējot, mazgājot un žāvējot. Kad tas ir pabeigts, šos b-SiC pulverus var viegli pulverizēt, izmantojot turpmākos procesus, piemēram, filtrēšanas mazgāšanas žāvēšanu.

Uzglabāšana

Silīcija karbīds ir viena no pasaulē cietākajām vielām, cietības ziņā konkurējot ar dimantu un bora karbīdu. Silicija karbīdu izmanto lietojumos, kuros nepieciešamas termiskas un mehāniskas īpašības, piemēram, nodilumizturīgos materiālos, ugunsizturīgajos materiālos, keramikā, pusvadītāju un pusvadītāju abrazīvos materiālos un nodilumizturīgos lietojumos; nodilumizturīgos pārklājumos; termiskā trieciena izturībā; zemā termiskās izplešanās ātrumā un augstā elektrovadītspējā, tāpēc silīcija karbīds nodrošina izcilas stiprības, izturības un elektrovadītspējas īpašības, kas padara to par daudzpusīgu materiālu izvēli.

Kosmiskās aviācijas un kosmosa rūpniecība lielā mērā paļaujas uz SiC pulvera komponentiem, kas iztur ekstremālu karstumu un spiedienu, tostarp bremžu sistēmām, ko izmanto automobiļos, lai uzlabotu veiktspēju, vienlaikus samazinot rotoru un trumuļu nodilumu. Savukārt pusvadītāju rūpniecībā to izmanto plākšņu apstrādes iekārtās, lai efektīvāk pārvaldītu karstumu, kā arī ložu necaurlaidīgo vestu keramikas plāksnītēs, kas aizsargā karavīrus no liela ātruma triecieniem.

Melno silīcija karbīdu ražo elektriskā pretestības krāsnī augstā temperatūrā, kā izejvielas izmantojot kvarca smiltis un naftas koksu. Tā vidējā cietība ir starp kausētu alumīnija oksīdu un sintētisko dimantu, un to var izmantot kā abrazīvu materiālu, apstrādājot zemas stiepes izturības materiālus, piemēram, čugunu, krāsainos metālus, iežus, ādu un gumiju. Turklāt melno silīcija karbīdu bieži izmanto ugunsizturīgo materiālu un metalurģijas piedevu ražošanā.