Bruksområder for silisiumkarbid

Silisiumkarbid (SiC) er et ekstremt hardt materiale med mange bruksområder. Du kan støte på SiC i "keramiske" bremseskiver for biler med høy ytelse, eller til og med som keramiske plater i skuddsikre vester.

Moissanitt er et sjeldent mineral som finnes i naturen, men som siden 1893 har blitt masseprodusert i pulverform for bruk som slipemiddel. I tillegg brukes den som en viktig komponent i halvlederelektronikk som opererer under ekstreme temperaturer og spenningsforhold.

Ildfaste materialer for høy temperatur

Ildfaste materialer av silisiumkarbid er høyytelsesmaterialer med enestående styrke, korrosjonsbestandighet og stabilitet ved termiske sjokk. Ildfaste materialer av silisiumkarbid er tilgjengelige i form av murstein eller foringer, og brukes blant annet i høytemperaturapplikasjoner som smeltede salter og produksjon av sure slagger. Det spesielle med dem er at de er motstandsdyktige mot oppmykning ved temperaturer opp til 15 000 C, som er like høye som smeltepunktet (råmaterialet som brukes til disse ildfaste materialene er svart silisiumkarbid [SiC]).

Silisiumkarbid, ofte referert til med den kjemiske formelen SiC, er en ekstremt hard syntetisk fremstilt krystallinsk forbindelse som består av silisium og karbon, og som forekommer naturlig som det sjeldne mineralet moissanitt. Masseproduksjonen startet imidlertid i 1893 for bruk som slipemiddel og slitesterke deler i industrien og rakettmotorer; i tillegg brukes det som halvledersubstrat i lysdioder (LED).

Ildfaste materialer av silisiumkarbid bundet med leire er et ideelt valg for bruk i høytemperaturapplikasjoner, ettersom bindingsprosessen sikrer strukturell integritet ved høye temperaturer samtidig som de motstår syrer og andre korrosive materialer. I tillegg har disse relativt rimelige ildfaste materialene vist seg å være ekstremt holdbare over tid, noe som ofte testes ved hjelp av dampkorrosjonstester (fotografering, veiing og måling av testprøver før de utsettes for damp i 500 timer for å se hvor godt de fungerer under slike ekstreme trykk og temperaturer).

Slitesterke deler

Silisiumkarbid kan brukes til en rekke ulike bruksområder. På grunn av sin overlegne styrke, hardhet, holdbarhet, motstand mot kjemiske angrep og temperaturbestandighet er silisiumkarbid et utmerket materiale for å bekjempe slitasje på stål og metallurgiske legeringer, noe som gjør det egnet til å erstatte metallvalser eller deler i stålvalseverk, sandpumper, hydrosykloner, knusere eller sylinderforingsrør.

En annen fordel med elektroløs plettering er at den kan påføres mer konsekvent uten å skape ujevnheter som er typiske for tradisjonelle nikkelpletteringsprosesser, noe som sikrer at skarpe hjørner og fordypninger forblir skarpe uten kantoppbygging, mens gjennomgående hull forblir uforstyrret og uendret i nesten alle geometriske konfigurasjoner.

Silisiumkarbid skiller seg ut blant elektroniske materialer på grunn av sin overlegne temperaturbestandighet og unike atomstruktur, og har eksepsjonelle halvlederegenskaper som gjør det godt egnet til produksjon av elektroniske enheter. Det tåler temperaturvariasjoner opptil ti ganger bedre enn silisium, som er det foretrukne materialet i halvlederproduksjon, og det tåler også termisk sjokk og svært høye trykk. Silisiumkarbid er en viktig komponent i krafthalvledere for høyspenningsgeneratorer og innebygde ladere for hybride og elektriske ladesystemer, og det brukes også som erstatning for dyre, men miljøskadelige litiumbatterier.

Halvlederenheter

I ren form fungerer silisiumkarbid som en elektrisk isolator, men når det modifiseres med urenheter eller dopingmidler, endres den elektriske ledningsevnen slik at det får halvledende egenskaper som ikke tillater fri strøm å flyte, men som heller ikke frastøter den. Disse halvledende egenskapene gjør silisiumkarbid egnet til å lage elektroniske enheter som forsterker, bryter eller konverterer signaler i elektriske kretser.

Silisiumkarbid-enheter har et bredt båndgap som gjør at de kan operere ved høyere temperaturer og frekvenser enn tradisjonelle halvledere, noe som gjør dem egnet for industrielle sammenhenger og gir betydelige effektivitetsgevinster sammenlignet med tilsvarende silisiumkomponenter.

Silisiumkarbid-strømenheter brukes i stor utstrekning i skinnegående transportsystemer for å redusere energitap og forbedre lasteffektiviteten, samtidig som de også brukes i solcelleomformere og energilagringsenheter for å forbedre effektiviteten og påliteligheten.

Silisiumkarbidmarkedet er i stadig utvikling, ettersom nye bruksområder driver ekspansjonen og etterspørselen. Bruksområdene omfatter kraftelektronikkindustrien, bilindustrien og romfart. Veksten i silisiumkarbidmarkedet for kraftelektronikk er anslått til over 27% innen 2021 på grunn av økende etterspørsel etter elektriske kjøretøy og 5G-infrastruktur sammen med hurtigladestasjoner; som et resultat av dette må kapasitetsutvidelse og investeringer i ny teknologi finne sted for å tilby effektive kraftenheter for å støtte dem.

Kjemisk prosessering

Silisiumkarbid (SiC) er en ekstremt hard, syntetisk fremstilt forbindelse av silisium og karbon med en Mohs-hardhetsgrad på 9 og er nesten like hard som diamant. SiC brukes i alt fra slipende maskineringsprosesser som sandblåsing og sliping til slitesterke deler til industriovner, slitesterke deler til substrater for produksjon av lysdioder og lysdioder (LED).

Ildfaste materialer kan også brukes i komposittmaterialer, som i skuddsikre vester. Styrken og holdbarheten gjør at de tåler kuler med høy hastighet, samtidig som det lave nøytrontverrsnittet beskytter dem mot strålingsskader.

Både reaksjonsbinding og sintring kan brukes til å fremstille SiC, og hver av dem gir ulike mikrostrukturer i det endelige materialet. Reaksjonsbundet SiC produseres ved å infiltrere kompakter av blandinger av SiC og karbon med flytende silisium, som reagerer med karbon for å danne flere SiC-partikler som deretter binder sammen de opprinnelige partiklene. Sintret SiC kan også produseres ved hjelp av rent SiC-pulver blandet med ikke-oksidiske sintringshjelpemidler og oppvarmet ved høye temperaturer til det størkner.

American Elements tilbyr et stort utvalg av førsteklasses smeltet silika og karbidkorn og -pulver som egner seg til bruk i blant annet ildfaste materialer, flyindustrien, bilindustrien, kjemisk næringsmiddelindustri og mange andre bransjer. Vårt avanserte utstyr for knusing, fresing og klassifisering gjør det mulig for oss å produsere disse kornene som overgår ANSI-, FEPA- og JIS-standardene.