Twardość węglika krzemu

Węglik krzemu (SiC) to niezwykle twardy, syntetycznie wytwarzany związek krystaliczny o szerokim zastosowaniu przemysłowym. SiC plasuje się na poziomie 9,5 w skali Mohsa twardości minerałów - ustępując pod tym względem jedynie diamentowi.

Włókna ceramiczne odgrywają integralną rolę w zaawansowanych materiałach ogniotrwałych i ceramice funkcjonalnej, gdzie zapewniają dodatkową odporność na zużycie poprzez powlekanie lub powlekanie w celu uzyskania dodatkowej odporności na zużycie.

Jak twardy jest węglik krzemu?

Węglik krzemu, zwany także czarnym węglikiem krzemu lub węglikiem K, jest nietlenkowym materiałem ceramicznym o wyjątkowej wytrzymałości, twardości i obojętności chemicznej. Składający się z atomów węgla połączonych kowalencyjnie z atomami krzemu w sieciach krystalicznych, węglik krzemu wykazuje polimorfizm z różnymi sekwencjami układania, które dają sześcienne, sześciokątne i romboedryczne struktury krystaliczne.

SiC jest jednym z najtwardszych dostępnych materiałów, ocenianym na 9,5 w skali Mohsa - ustępując jedynie węglikowi boru (9,5) i diamentowi (10). Oferuje doskonałą odporność na zużycie i jest niezwykle trudny do złamania lub uszkodzenia; dodatkowo jest w stanie wytrzymać wysokie temperatury, dzięki czemu nadaje się do zastosowań przemysłowych.

Tlenek glinu jest szeroko stosowany ze względu na swoją twardość, w materiałach ściernych ze względu na odporność na zużycie, w materiałach ogniotrwałych i ceramice ze względu na niską rozszerzalność cieplną i odporność na pełzanie, w elektronice ze względu na doskonałe właściwości elektryczne, a także w reaktorach jądrowych ze względu na odporność na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem.

Komercyjnie węglik krzemu produkowany jest w procesie spiekania, w którym sproszkowany krzem i węgiel są ściskane pod ekstremalnym ciśnieniem w stałą masę. Po obróbce mechanicznej w celu nadania kształtu rurom lub płytom/blokom, może być następnie poddawany dalszej obróbce mechanicznej w celu ostatecznego zastosowania w urządzeniach do procesów przemysłowych, a także w nowoczesnym lapidarstwie. Ze względu na swoją trwałość i stosunkowo niską cenę pozostaje popularnym wyborem wśród współczesnych lapidariów.

Jakie są wady węglika krzemu w zastosowaniach artystycznych i rzemieślniczych?

Węglik krzemu (SiC) jest niezwykle twardym materiałem o twardości 9 w skali Mohsa i ma doskonałe właściwości rozszerzalności cieplnej, odporność chemiczną na kwasy i zasady, tolerancję na wysokie temperatury, a także odporność na korozję i szok termiczny. SiC charakteryzuje się również bardzo gęstą strukturą, co czyni go gęstym, ale wytrzymałym materiałem do pracy.

Moissanit występuje naturalnie jako rzadki minerał moissanit; jednak od 1893 roku jest on produkowany masowo zarówno w postaci proszku ściernego, jak i dużych pojedynczych kryształów do użytku jako kamienie szlachetne. Używany na szeroką skalę w wytrzymałych zastosowaniach przemysłowych, takich jak szlifowanie, cięcie i obróbka skrawaniem, a także w kompozytach o osnowie metalowej, gdzie działa jako spoiwo ceramiczne wzmacniające i stabilizujące części, moissanit okazał się wszechstronnym komponentem, który ułatwia życie producentom i inżynierom.

Węglik krzemu wyróżnia się na tle innych materiałów ściernych tym, że nie rozpada się pod wpływem piaskowania lub uderzenia, co czyni go szczególnie przydatnym w przemysłowych urządzeniach szlifierskich, takich jak ściernice. Co więcej, producenci biżuterii z powodzeniem wykorzystują ten materiał ścierny, ponieważ jego ostre, twarde krawędzie stale odsłaniają nowe powierzchnie do szlifowania i wygładzania. Czarny węglik krzemu jest często preferowany w stosunku do zielonego węglika krzemu produkowanego w elektrycznym piecu oporowym do tego zastosowania.

Jakie są zalety węglika krzemu w zastosowaniach artystycznych i rzemieślniczych?

Połączenie twardości, obojętności chemicznej i stabilności termicznej węglika krzemu sprawia, że jest on doskonałym materiałem do zastosowań wymagających odporności na zużycie i ścieranie. Jest odporny na korozję, erozję i zużycie cierne, a także charakteryzuje się dobrą stabilnością wymiarową i odpornością na wysokie temperatury.

Ponieważ korund jest stosunkowo lekki jak na swoją twardość, może być używany w zastosowaniach ściernych bez uszczerbku dla wytrzymałości ceramiki. Co więcej, korund jest idealnym materiałem ściernym, który sprawdza się zarówno w szlifowaniu na mokro, jak i na sucho; dzięki różnym opcjom ziarnistości jest doskonałym narzędziem do usuwania zadziorów z metalu, polerowania powierzchni kamiennych i marmurowych oraz usuwania rdzy i zadziorów z elementów metalowych.

Węglik krzemu dobrze nadaje się do zastosowań elektrycznych ze względu na niskie prądy upływu i rezystancję w stanie włączenia, co czyni go doskonałym materiałem do produkcji elementów półprzewodnikowych, takich jak diody i tranzystory, a także innych urządzeń wysokiego napięcia.

Węglik krzemu generalnie nie jest niebezpieczny w użyciu; jednak jego pył może być toksyczny, gdy jest wdychany podczas procesów szlifowania; aby zminimalizować narażenie podczas pracy ze sproszkowanym węglikiem krzemu, rozsądnie jest nosić odpowiedni sprzęt ochronny i odpowiednio wentylować przestrzeń roboczą. Węglik krzemu jest również kruchy i wymaga szczególnej ostrożności podczas cięcia lub kształtowania go za pomocą narzędzi; jest to szczególnie ważne w przypadku tworzenia małych, szczegółowych elementów, takich jak rzeźby lub biżuteria.