Proszek węglika krzemu

Węglik krzemu, znany również pod nazwą karborundum/karbornm/, to wyjątkowo twardy i wytrzymały krystaliczny związek krzemu i węgla, który od końca XIX wieku jest szeroko stosowany jako materiał przemysłowy.

Chociaż moissanit występujący w naturze można znaleźć w meteorytach i złożach kimberlitów, obecnie większość SiC wytwarza się syntetycznie poprzez rozpuszczanie węgla w stopionym krzemie lub w procesach chemicznego osadzania z fazy gazowej.

Wysoka przewodność cieplna

Dzięki doskonałej przewodności cieplnej węglik krzemu jest w stanie wytrzymać wysokie temperatury robocze. Ta właściwość pozwala na szybkie i skuteczne odprowadzanie ciepła, chroniąc go przed stopieniem lub pęknięciem w trudnych warunkach.

Chroniąc sprzęt przed zużyciem, przyczynia się do wydłużenia jego żywotności. Dzięki niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej i wyjątkowej twardości materiał ten jest również odporny na obciążenia mechaniczne, takie jak tarcie i ścieranie.

Czarny proszek węglika krzemu charakteryzuje się ściśle kontrolowaną wielkością cząstek, co zapewnia wyjątkową wydajność cięcia i doskonałą jakość wykończenia powierzchni, dzięki czemu nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, takich jak ściernice ceramiczne i żywiczne, mieszanki ziaren/proszków do piaskowania, pasty, szlifowanie i polerowanie, powierzchnie antypoślizgowe oraz cięcie drutem krzemu i kwarcu.

Grafika karborundowa – tradycyjna technika druku kolagraficznego, polegająca na nałożeniu ziarna karborundu na płytę aluminiową, pokryciu jej farbą, a następnie przepuszczeniu przez prasę rolkową w celu uzyskania odbitek na papierze o naturalnej fakturze, które podkreślają jej trwałość.

Wysoka wytrzymałość

SiC jest materiałem niezwykle twardym (9 w skali Mohsa). Ponadto jego odporność na ścieranie sprawia, że nadaje się on do zastosowań związanych z ceramicznymi tarczami hamulcowymi w samochodach sportowych i kamizelkami kuloodpornymi, a także uszczelnieniami wałów pomp. Co więcej, materiał ten wytrzymuje ekstremalnie wysokie temperatury, zachowując swoją integralność w kontakcie z innymi twardymi materiałami, takimi jak stal.

Wyróżnia się wyjątkową odpornością na utlenianie w temperaturach do około 1400°C i jest nierozpuszczalny w wodzie, alkoholu oraz kwasach innych niż kwas fluorowodorowy.

Zielony SIC można wytwarzać z czystego piasku krzemionkowego i koksu naftowego, przetwarzać przy użyciu różnych metod formowania oraz spiekać w wysokich temperaturach w elektrycznym piecu oporowym, uzyskując w ten sposób zarówno produkty spajane, jak i spajane reakcyjnie. Firma Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories wykorzystuje ten produkt do produkcji materiałów ściernych, materiałów metalurgicznych, specjalistycznych materiałów ogniotrwałych, a także kompozytów z matrycą metalową i wyposażenia pieców – nie zapominając o produkcji kompozytowych systemów opancerzenia!

Wysoka odporność na działanie substancji chemicznych

Węglik krzemu wykazał się trwałością, wytrzymując ekstremalne warunki chemiczne i środowiskowe, na przykład w tarczach szlifierskich stosowanych w fabrykach. Ponadto jest wykorzystywany do szlifowania i polerowania, a także do przemysłowych zadań związanych z cięciem i wierceniem; dodatkowo charakteryzuje się wysoką odpornością na zużycie, dzięki czemu nadaje się do zastosowań metalurgicznych.

Od końca XIX wieku guma silikonowa znajduje zastosowanie m.in. w materiałach ściernych i narzędziach szlifierskich, a także w wykładzinach ogniotrwałych i rolkach piecowych. Dzięki wyjątkowej odporności na wysokie temperatury i szok termiczny guma silikonowa stanowi doskonały materiał do zastosowań w przemyśle lotniczym i kosmicznym.

Proszek węglika krzemu można wytworzyć poprzez stopienie piasku krzemionkowego i koksu węglowego w piecu oporowym w temperaturze 2500°C, a następnie zmielenie lub uformowanie go w bryły. Większe monokryształy można hodować z czystego krzemu i oparów węgla w ekstremalnej próżni w temperaturze 3500°C – przy użyciu procesów podobnych do tych stosowanych w przypadku płytek półprzewodnikowych. Istnieją polimorfy, czyli formy o różnych strukturach krystalicznych, które można sklasyfikować jako alfa lub beta w zależności od ich struktury atomowej; alfa ma zazwyczaj strukturę heksagonalną (wurtzit).

Wysoka odporność na wysoką temperaturę

Węglik krzemu, materiał ceramiczny niebędący tlenkiem, charakteryzuje się odpornością na wysokie temperatury i ścieranie. Dzięki tym właściwościom od dawna znajduje zastosowanie jako element wytrzymały w procesach szlifowania, honowania i piaskowania, a ponadto jest często wykorzystywany w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym jako materiał ścierny do polerowania różnych materiałów.

Aluminium nie wchodzi w reakcję z kwasami i jest odporne na temperatury sięgające 1600°C. Dzięki czworościennej strukturze krystalicznej w pewnych warunkach jest odporne na utlenianie – jednak w przypadku długotrwałego narażenia na działanie wysokich stężeń tlenu może ulegać szybkiemu utlenianiu.

Rekrystalizacja, prasowanie na gorąco, spiekanie mikrofalowe, spiekanie bezciśnieniowe oraz spiekanie reakcyjne to tylko niektóre z metod pozwalających na wytwarzanie ceramiki o różnych kształtach i rozmiarach. Ceramika znajduje szerokie zastosowanie w materiałach ogniotrwałych przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach oraz w elementach zbroi kuloodpornej; ponadto jej sztywność i wytrzymałość sprawiają, że nadaje się ona również do produkcji zwierciadeł teleskopów astronomicznych.