Silīcija karbīda cietība

Silīcija karbīds (SiC) ir ārkārtīgi ciets sintētiski iegūts kristālisks savienojums ar plašu pielietojumu rūpniecībā. Pēc Mosa minerālu cietības skalas SiC ieņem 9,5. vietu - šajā ziņā tas ir otrais pēc dimanta.

Keramikas šķiedras ir neatņemama sastāvdaļa progresīvos ugunsizturīgos materiālos un funkcionālajā keramikā, kur tās nodrošina papildu nodilumizturību, izmantojot pārklājumus vai pārklājumus papildu nodilumizturībai.

Cik ciets ir silīcija karbīds?

Silīcija karbīds, ko dēvē arī par melno silīcija karbīdu un K-karbīdu, ir bezoksīda keramikas materiāls ar izcilu izturību, cietību un ķīmisko inertumu. Silīcija karbīds sastāv no oglekļa atomiem, kas kovalenti saistīti ar silīcija atomiem kristālrežģos, un tam piemīt polimorfisms ar dažādām sakārtojuma secībām, kas veido kubisku, heksagonālu un rombveida kristālisko struktūru.

SiC ir viens no cietākajiem pieejamajiem materiāliem, kas pēc Mosa skalas novērtēts ar 9,5 ballēm, ierindojoties otrajā vietā aiz bora karbīda (9,5) un dimanta (10). Tas nodrošina izcilu nodilumizturību, un to ir ļoti grūti salauzt vai sabojāt; turklāt tas spēj izturēt augstas temperatūras, tāpēc ir piemērots rūpnieciskiem lietojumiem.

Alumīnija oksīdu plaši izmanto tā cietības dēļ, abrazīvos - nodilumizturības dēļ, ugunsizturīgajos materiālos un keramikā - zemas termiskās izplešanās un izturības pret slīdēšanu dēļ, elektronikā - izcilu elektrisko īpašību dēļ, kā arī kodolreaktoros - izturības pret radiācijas bojājumiem dēļ.

Komerciāli silīcija karbīdu ražo, izmantojot saķepināšanu, kad silīcija pulveri un oglekli saspiež kopā zem liela spiediena, veidojot cietu masu. Pēc tam, kad tas ir apstrādāts, veidojot caurules vai plāksnes/blokus, to var apstrādāt tālāk, lai to galīgi izmantotu rūpnieciskajās tehnoloģiskajās iekārtās, kā arī modernajā lapidārijā. Pateicoties tā izturībai un salīdzinoši lētajai cenai, tas joprojām ir populāra izvēle mūsdienu lapidāru vidū.

Kādi ir silīcija karbīda trūkumi mākslas un amatniecības lietojumos?

Silīcija karbīds (SiC) ir ārkārtīgi ciets materiāls, kura cietība pēc Mosa skalas ir 9, un tam piemīt izcilas termiskās izplešanās īpašības, ķīmiskā izturība pret skābēm un sārmiem, augsta temperatūras tolerance, kā arī izturība pret koroziju un termisko triecienu. SiC var lepoties arī ar ļoti blīvu struktūru, kas padara to par blīvu, bet izturīgu materiālu, ar ko strādāt.

Moisanīts dabā sastopams kā retais minerāls moisanīts, taču kopš 1893. gada to masveidā ražo gan abrazīvā pulvera veidā, gan kā lielus atsevišķus kristālus, ko izmanto kā dārgakmeņus. Moisanīts tiek plaši izmantots tādos izturīgos rūpnieciskos lietojumos kā slīpēšana, griešana un mehāniskā apstrāde, kā arī metāla matricas kompozītmateriālos, kur tas darbojas kā keramikas saistviela detaļu stiprināšanai un stabilizēšanai, un ir pierādījis sevi kā universālu sastāvdaļu, kas atvieglo dzīvi ražotājiem un inženieriem.

Silicija karbīds atšķiras no citiem abrazīviem materiāliem ar to, ka tas nesadalās, ja tiek pakļauts strūklas vai trieciena iedarbībai, tāpēc tas ir īpaši piemērots rūpnieciskām slīpēšanas iekārtām, piemēram, riteņiem. Turklāt rotaslietu ražotāji ar lieliem panākumiem izmanto šo abrazīvu, jo tā asās cietās malas nepārtraukti atklāj jaunas virsmas slīpēšanai un gludināšanai. Šim nolūkam bieži vien priekšroka tiek dota melnajam silīcija karbīdam, nevis zaļajam silīcija karbīdam, kas ražots elektriskās iekšējās pretestības krāsnī.

Kādas ir silīcija karbīda priekšrocības mākslas un amatniecības lietojumos?

Silīcija karbīda cietības, ķīmiskās inertuma un termiskās stabilitātes kombinācija padara to par lielisku materiālu, kas piemērots lietojumiem, kuros nepieciešama izturība pret nodilumu un abraziju. Tas efektīvi iztur koroziju, eroziju un berzes nodilumu, kā arī izceļas ar labu izmēru stabilitāti un bez bojājumiem iztur augstu temperatūru.

Tā kā korunds ir salīdzinoši viegls, ņemot vērā tā cietību, to var izmantot abrazīviem materiāliem, neapdraudot keramikas izturību. Turklāt korunds ir ideāls abrazīvs, kas labi darbojas gan mitrā, gan sausā slīpēšanas procesā; ar dažādām smilšu graudainības iespējām tas ir lielisks instruments metāla virsmu attīrīšanai no rūsas, akmens un marmora virsmu pulēšanai, rūsas noņemšanai un metāla detaļu attīrīšanai no rūsas.

Silīcija karbīds ir labi piemērots elektrotehniskajiem lietojumiem, jo tam ir zema noplūdes strāva un pretestība ieslēgtā stāvoklī, tāpēc tas ir lielisks materiāls pusvadītāju komponentu, piemēram, diodu un tranzistoru, kā arī citu augstsprieguma ierīču ražošanai.

Darbs ar silīcija karbīdu parasti nav bīstams, tomēr tā putekļi var būt toksiski, ja tos ieelpo slīpēšanas vai slīpēšanas procesā; lai samazinātu iedarbību, strādājot ar pulverveida silīcija karbīdu, ir ieteicams lietot atbilstošus aizsardzības līdzekļus un pareizi vēdināt darba telpu. Tā kā tas ir arī trausls, ir nepieciešama īpaša piesardzība, griežot vai veidojot to ar instrumentiem; īpaši svarīgi, ja to izmanto, lai radītu mazus detalizētus izstrādājumus, piemēram, skulptūras vai rotaslietas.