Siliciumcarbide poeder

Siliciumcarbidepoeder is een extreem duurzaam schuurmiddel en vuurvast materiaal dat wordt gebruikt bij de productie van elektronische apparaten bij hoge temperaturen.

De productie bestaat uit het verhitten van silicazand met koolstofbronnen zoals petroleumcoke in een vlamboogoven om zowel zwarte als groene siliciumcarbiden te vormen; zwart silicium bevat ijzeronzuiverheden, waardoor de afwerking donkerder wordt.

Eigenschappen

Siliciumcarbide (SiC) is een industrieel mineraal dat bestaat uit silicium en koolstof en dat wijdverspreid wordt toegepast in de industrie als schuurmiddel - van schuurpapier en slijpschijven tot industriële ovenvoeringen en keramische platen voor kogelvrije vesten, maar ook halfgeleidersubstraten voor lichtgevende diodes (LED's). SiC komt ook van nature voor als het mineraal moissaniet. SiC komt ook van nature voor als moissanietmineraal. SiC komt ook van nature voor als moissaniet. SiC heeft veel toepassingen, waaronder vuurvaste bekleding voor industriële ovens en keramische platen die gebruikt worden in kogelvrije vesten voor lichtgevende diodes - het komt zelfs in de natuur voor als het mineraal moissaniet.

Aluminium heeft een uitstekende slijtvastheid en is bestand tegen temperaturen tot 1400°C zonder noemenswaardig aan sterkte in te boeten. Bovendien is het bestand tegen corrosie door de meeste gangbare anorganische zuren, zouten en alkaliën; het kan echter onder bepaalde omstandigheden corroderen, bijvoorbeeld wanneer het in contact komt met zure fluoriden of fluorwaterstofzuren.

SiC is een elektrisch isolerend materiaal met een hoge treksterkte en een laag soortelijk gewicht dat zowel chemisch stabiel als elektrisch isolerend is en goede chemische stabiliteit en niet-magnetische eigenschappen biedt. Het smelt bij 2080 graden Celsius. De dichte structuur van SiC maakt tetrahedrale coördinatie tussen silicium- en koolstofatomen mogelijk voor een hoge sterkte-gewichtsverhouding en thermische geleidbaarheidseigenschappen.

Poeders van siliciumcarbide kunnen worden gemaakt met verschillende zuiverheidsgraden, kristalstructuren en deeltjesgroottes. Ze kunnen worden geproduceerd met behulp van verschillende processen - carbothermische reductie via het proces van Acheson of polymeerconversie en gasfase chemische reacties bij hoge temperatuur. Eenmaal bereid kunnen deze poeders worden gebruikt bij de productie van keramische artikelen zoals vuurvaste vormen voor industriële ovens of elektrische isolatie-elementen voor elektronische apparaten zoals microprocessoren.

Toepassingen

Siliciumcarbidepoeder kan in talloze toepassingen worden gebruikt. Siliciumcarbide is een zeer taai materiaal met een superieure thermische geleiding en chemische weerstand en is bestand tegen extreme temperaturen van gesmolten glas tot 1.400°C (2.552°F). Siliciumcarbide wordt vaak gebruikt als onderdeel van vuurvaste materialen zoals keramiek, glas en ovenwanden - en zelfs slijpschijven en schuurpapier worden gemaakt met dit additief. Daarnaast wordt siliciumcarbide gebruikt als integraal materiaal in halfgeleiders en elektronicatoepassingen bij hoge temperaturen.

Koolstof kan ook worden gevonden in composietmaterialen zoals koolstofvezelversterkt siliciumcarbide (CFRC), dat vaak wordt gebruikt in autoremmen en kogelvrije vesten vanwege de uitstekende treksterkte en het vermogen om schokken met hoge snelheid te weerstaan.

Gesinterd silica wordt vaak geproduceerd door sinteren onder hoge druk bij temperaturen tot 11.000°C (1.815°F). Het eindproduct heeft een extreem dicht opeengepakte structuur die bestaat uit vier silicium- en vier koolstofatomen die aan elkaar gebonden zijn in een tetraëdervorm. Het heeft niet-magnetische eigenschappen en is bestand tegen de meeste chemicaliën, waaronder alifatische koolwaterstoffen, alkaliën, organische zuren en gesmolten zouten; het is echter niet bestand tegen sterke oxidatiemiddelen zoals fluorwaterstofzuur en kaliumfluoride.

Voorbereiding

Siliciumcarbide is een extreem hard vuurvast materiaal dat wordt gebruikt in toepassingen als slijpschijven, wetstenen, snijgereedschappen, zandstralen, waterstraalsnijders en keramiek. Daarnaast speelt het een integrale rol in hoge temperatuur ovens die worden gebruikt om glas en keramiek op hoge temperaturen te verhitten. Verkrijgbaar in verschillende korrelgroottes voor specifieke toepassingen en in zwarte of witte vormen - meestal de eerstgenoemde (Wurtzite kristalstructuur) en de laatstgenoemde (Zinc Blende).

Een poeder van a-SiC heeft een hexagonale kristalstructuur en een Mohs-hardheid van 7. Het is bestand tegen extreme omstandigheden met zijn hoge smeltpunt en sterke thermische geleidbaarheid, en heeft geen toxiciteitsproblemen of onoplosbare eigenschappen in water of alcohol. Bovendien maakt de weerstand tegen organische zuren, alkaliën, zouten en zure fluoriden het geschikt voor vele toepassingen in de industrie en technische toepassingen.

Voor geavanceerde toepassingen moeten grotere enkelvoudige kristallen van b-SiC worden geproduceerd met behulp van de Lely-methode, zodat deze vervolgens kunnen worden gesneden in edelstenen die bekend staan als synthetisch moissaniet. SiC kan ook met harsen of polymeren aan elkaar worden gebonden tot vezels die worden gebruikt om metalen en andere materialen te versterken.

De uitvinding heeft betrekking op een proces voor de productie van b-SiC-poeders door een Si bron bestaande uit Si en C te mengen met een overmaat koolstof, de samenstelling te verhitten en deze vervolgens te filteren, wassen en drogen. Eenmaal klaar, kunnen deze b-SiC poeders gemakkelijk verpulverd worden door volgende processen zoals filtratie, wassen en drogen.

Opslag

Siliciumcarbide is een van de hardste stoffen ter wereld en evenaart diamant en boorcarbide qua hardheid. Siliciumcarbide wordt gebruikt in toepassingen die thermische en mechanische eigenschappen vereisen, zoals slijtvaste materialen, vuurvaste materialen, keramiek, halfgeleiders en halfgeleiderslijpmiddelen en slijtvaste toepassingen; slijtvaste coatings; weerstand tegen thermische schokken; lage thermische uitzettingssnelheden en hoge elektrische geleidbaarheid. Siliciumcarbide biedt uitzonderlijke sterkte, duurzaamheid en elektrische geleidbaarheidseigenschappen die het een veelzijdige materiaalkeuze maken.

De lucht- en ruimtevaartindustrie vertrouwt sterk op componenten in SiC-poeder die bestand zijn tegen extreme hitte en druk, waaronder remsystemen die in auto's worden gebruikt om de prestaties te verbeteren en tegelijkertijd de slijtage van rotors en trommels te verminderen. Ondertussen gebruikt de halfgeleiderindustrie het in apparatuur voor de verwerking van wafers om hitte effectiever te beheren, evenals voor keramische platen van kogelvrije vesten die soldaten beschermen tegen inslagen met hoge snelheid.

Zwart siliciumcarbide wordt gemaakt in een elektrische weerstandsoven bij hoge temperaturen met kwartszand en petroleumcoke als primaire grondstoffen. Het heeft een gemiddelde hardheid tussen gesmolten aluminiumoxide en synthetische diamant en kan worden gebruikt als schuurmiddel bij het bewerken van materialen met een lage treksterkte, zoals gietijzer, non-ferrometalen, gesteente, leer en rubber. Bovendien wordt zwart siliciumcarbide vaak gebruikt bij de productie van vuurvaste materialen en metallurgische additieven.