Wszystko, co musisz wiedzieć o płytkach z węglika krzemu

Płytka z węglika krzemu to twardy, wytrzymały materiał powszechnie wykorzystywany w zastosowaniach przemysłowych i inżynieryjnych. W tym artykule omówimy wszystko, co musisz wiedzieć o tym wszechstronnym materiale - jego skład, procesy produkcyjne i zastosowania.

Twardość pozwala tym płytom zapewnić ochronę przed wieloma zagrożeniami, takimi jak pociski i pociski przeciwpancerne, zapewniając jednocześnie wyjątkową odporność chemiczną.

Twardość

Węglik krzemu (SiC) jest jednym z najtwardszych dostępnych materiałów, ustępując jedynie diamentowi. Ze względu na tę ekstremalną twardość, SiC jest idealny do płyt pancernych, narzędzi skrawających i elementów odpornych na zużycie; i może pochwalić się doskonałymi właściwościami mechanicznymi, w tym odpornością na pękanie, modułem Younga i wytrzymałością na zginanie.

Płyty SiC są integralnym elementem pancerzy osobistych i systemów opancerzenia pojazdów do zastosowań balistycznych, zapewniając ochronę przed różnymi rodzajami pocisków, od kul pistoletowych po odłamki o dużej prędkości. Ich lekka konstrukcja zapewnia większą mobilność i komfort użytkownikom, jednocześnie zmniejszając obciążenie pojazdu.

Unikalne właściwości węglika krzemu sprawiają, że jest on doskonałym wyborem do zastosowań wojskowych i organów ścigania, w tym do opancerzania ciała i pojazdów. Może wytrzymać uderzenia pocisków i pocisków przeciwpancernych o znacznej penetracji; ponadto chroni przed odłamkami o dużej prędkości, a także przed zagrożeniami chemicznymi.

GAB Neumann oferuje produkty z węglika krzemu do urządzeń procesowych i ochrony balistycznej, wykorzystując skomplikowany proces produkcyjny składający się z przygotowania proszku i mieszania ze spoiwami, wytłaczania lub prasowania izostatycznego na zimno, obróbki skrawaniem i wreszcie spiekania w wysokich temperaturach pod ciśnieniem. Wytworzony materiał o wysokiej wydajności jest porównywalny z węglikiem boru pod względem gęstości, twardości i zdolności balistycznych, ale przy niższych kosztach produkcji; co czyni go lepszą alternatywą niż ceramika z tlenku glinu w tych zastosowaniach.

Przewodność cieplna

Płytki z węglika krzemu charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną i mogą szybko się nagrzewać lub schładzać, dzięki czemu nadają się do zastosowań, w których temperatury szybko się zmieniają, takich jak piece lub inne środowiska obróbki cieplnej. Co więcej, materiał ten charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, dzięki czemu jest stabilny nawet w środowiskach, w których występują szybkie zmiany temperatury.

SiC jest wyjątkowo twardym, wytrzymałym i chemicznie obojętnym materiałem, dzięki czemu jest wysoce odporny na korozję w trudnych warunkach - idealny do procesów przemysłowych wykorzystujących chemikalia lub inne substancje żrące. Co więcej, odporność SiC na uszkodzenia mechaniczne oznacza, że może on wytrzymać wysokie poziomy naprężeń bez uszkodzenia lub wypaczenia.

Odporność chemiczna SiC jest również korzystna w zaawansowanych technologicznie zastosowaniach, w tym w zwierciadłach teleskopów kosmicznych. Ze względu na zdolność do wytrzymywania ekstremalnie wysokich temperatur przy jednoczesnym zachowaniu integralności, SiC jest idealnym materiałem do tych luster, dzięki czemu teleskopy astronomiczne o intensywnym poziomie ciepła doskonale nadają się do luster wykonanych z SiC. Akceleratory cząstek również często wykorzystują ten materiał ze względu na jego zdolność do radzenia sobie zarówno z wysokimi temperaturami, jak i napięciami bez topienia się lub zniekształcania ich wydajności.

Węglik krzemu występuje w różnych formach i ma unikalne cechy i właściwości. Najczęściej spotykany jest węglik krzemu alfa (a-SiC), o sześciokątnej strukturze krystalicznej podobnej do wurcytu; ta forma jest szeroko stosowana w zastosowaniach przemysłowych. Beta węglik krzemu (b-SiC), ze swoją strukturą krystaliczną blendy cynkowej, która czyni go mniej kruchym niż jego wersja alfa, ma mniej zastosowań, ale pozostaje ekonomicznym wyborem.

Odporność na wysokie temperatury

Płytki z węglika krzemu oferują wyjątkową odporność na wysokie temperatury, niezbędną w wielu zastosowaniach przemysłowych. Wytwarzany w procesie spiekania proszku SiC pod ekstremalnym ciśnieniem i w wysokiej temperaturze, ten materiał ceramiczny daje w rezultacie niezwykle gęsty produkt, który zachowuje swoją wytrzymałość mechaniczną nawet w podwyższonych temperaturach. Ze względu na odporność na szok termiczny i degradację chemiczną w trudnych warunkach, węglik krzemu jest doskonałym wyborem do ochrony pancerzy, narzędzi skrawających, elementów odpornych na zużycie i ogólnie elementów odpornych na zużycie.

Węglik krzemu różni się od innych materiałów ceramicznych tym, że charakteryzuje się bardzo niską rozszerzalnością cieplną i odpornością na korozję powodowaną przez substancje kwaśne, dzięki czemu nadaje się do zastosowań w przetwórstwie chemicznym, gdzie materiały mogą mieć kontakt z kwasami, materiałami ściernymi lub innymi agresywnymi chemikaliami. Płytki z węglika krzemu wykazują również wyjątkowe właściwości elektryczne, dzięki czemu nadają się do podłoży półprzewodnikowych lub komponentów elektronicznych.

Płytki z węglika krzemu są produkowane w kilku etapach, począwszy od przygotowania proszku i mieszania ze spoiwami, formowania kształtu, spiekania i szlifowania/polerowania, aż po końcowe pakowanie produktu w kartony/drewniane skrzynie lub dostosowane do specyfikacji klienta. Płytki z węglika krzemu mają liczne zastosowania, w tym do cięcia/szlifowania kół/ściernic różnych typów/gatunków/rozmiarów lub wykonanych z nich ściernic; żaroodporne okładziny do młynów kulowych, a także dysze do śrutowania/elementy cyklonów wymagające odporności na erozję to tylko niektóre przykłady zastosowań/aplikacji, w których można znaleźć płytki/arkusze/bariery z węglika krzemu.

Odporność chemiczna

Węglik krzemu jest wysoce odporny na chemikalia, nie wykazując zmian w zachowaniu nawet w obecności silnych kwasów i zasad, dzięki czemu nadaje się do środowisk z gazami lub cieczami powodującymi korozję. Co więcej, charakteryzuje się doskonałą odpornością na szok termiczny, zachowując stabilność wymiarową w podwyższonych temperaturach.

Stabilność chemiczna węglika krzemu pozwala na wykorzystanie go jako materiału ściernego w narzędziach skrawających i innych zastosowaniach przemysłowych, a twardość 9,5 w skali Mohsa (prawie równoważna diamentowi) zapewnia doskonałe właściwości szlifierskie, a jego charakterystyka pękania sprawia, że nadaje się również do produkcji papieru ściernego i tkanin ściernych.

Ceramika karborundowa jest często stosowana w druku karborundowym, będącym formą druku kolagraficznego. Pokryta pastą zawierającą piasek karborundowy, aluminiowa płyta jest umieszczana na prasie rolkowej używanej do druku wklęsłego w celu uzyskania drukowanych znaków na jej powierzchni.

Płyty z węglika krzemu, ze względu na ich wyjątkową twardość, ochronę przed wieloma zagrożeniami i trwałość, są nieodzownym elementem nowoczesnego sprzętu ochronnego i zbroi. Płytki SiC można znaleźć w kamizelkach, hełmach i innych systemach zbroi noszonych przez personel wojskowy, funkcjonariuszy organów ścigania i pracowników ochrony; szczególnie jeśli chodzi o zagrożenia balistyczne, takie jak kule, odłamki i pociski przebijające pancerz. Co więcej, lekkość płyt SiC zmniejsza zużycie i zmęczenie użytkowników.