Utilizări ale carburii de siliciu

Carbura de siliciu (SiC) este un material extrem de dur cu numeroase utilizări. Este posibil să întâlniți SiC în discurile de frână "ceramice" de înaltă performanță pentru mașini sau chiar în plăcile ceramice pentru vestele antiglonț.

Moissanitul este un mineral rar care se găsește în natură, dar a fost produs în masă sub formă de pudră încă din 1893 pentru a fi utilizat ca abraziv. În plus, este utilizată ca o componentă esențială în electronica semiconductoarelor care funcționează în condiții extreme de temperatură și tensiune.

Materiale refractare pentru temperaturi înalte

Materialele refractare din carbură de siliciu sunt materiale de înaltă performanță, cu rezistență remarcabilă, rezistență la coroziune și stabilitate la șocurile termice. Disponibile sub formă de cărămizi sau căptușeli, materialele refractare din carbură de siliciu sunt utilizate în aplicații la temperaturi ridicate, cum ar fi producția de săruri topite și zgură acidă; caracteristica lor specială este rezistența la înmuiere până la 15000 C la temperaturi la fel de ridicate ca punctul de topire al acestuia din urmă (carbura de siliciu neagră [SiC] fiind materia primă utilizată pentru aceste materiale refractare).

Carbura de siliciu, denumită în mod obișnuit prin formula sa chimică SiC, este un compus cristalin extrem de dur produs sintetic, compus din siliciu și carbon, care se găsește în stare naturală sub forma mineralului rar moissanite; cu toate acestea, producția în masă a început în 1893 pentru a fi utilizată ca abraziv și piese rezistente la uzură în industrie și motoare de rachetă; în plus, servește ca substrat semiconductor în diodele emițătoare de lumină (LED).

Materialele refractare din carbură de siliciu lipite cu argilă sunt o alegere ideală pentru utilizarea în aplicații la temperaturi ridicate, deoarece procesul de lipire asigură integritatea structurală la temperaturi ridicate, rezistând în același timp acizilor și altor materiale corozive. În plus, aceste materiale refractare relativ necostisitoare s-au dovedit extrem de durabile în timp, fiind adesea testate cu ajutorul testelor de coroziune cu abur (fotografierea, cântărirea și măsurarea epruvetelor de testare înainte de a fi expuse la abur timp de 500 de ore pentru a vedea cât de bine funcționează la astfel de presiuni și temperaturi extreme).

Piese rezistente la uzură

Carbura de siliciu poate fi utilizată pentru o serie de aplicații rezistente la uzură. Datorită rezistenței sale superioare, durității, durabilității, rezistenței la atacul chimic și rezistenței la temperatură, carbura de siliciu este un material excelent pentru combaterea uzurii oțelului și a aliajelor metalurgice, ceea ce o face potrivită pentru înlocuirea rolelor sau pieselor metalice din laminoarele de oțel, pompele de nisip, hidrociclonele, concasoarele sau tuburile căptușelilor cilindrilor.

Placarea chimică oferă un alt avantaj; aceasta permite aplicarea mai consecventă fără a crea inconsecvențe tipice proceselor tradiționale de nichelare, asigurând că colțurile ascuțite și adânciturile rămân ascuțite fără acumularea de margini, în timp ce găurile de trecere rămân neperturbate și nealterate în aproape orice configurație geometrică.

Carbura de siliciu se remarcă în rândul materialelor pentru dispozitive electronice prin rezistența superioară la temperatură și structura atomică unică, oferind proprietăți semiconductoare excepționale care o fac potrivită pentru fabricarea dispozitivelor electronice. Rezistența sa la variațiile de temperatură este de până la 10 ori mai mare decât a siliciului, materialul de bază în producția de semiconductori, precum și rezistența la șocurile termice și capacitatea de a suporta presiuni foarte mari. Carbura de siliciu este utilizată pe scară largă ca o componentă importantă în semiconductorii de putere pentru generatoarele de înaltă tensiune și încărcătoarele de bord pentru sistemele de încărcare a vehiculelor hibride și electrice, precum și ca înlocuitor pentru bateriile cu litiu, costisitoare, dar periculoase pentru mediu.

Dispozitive semiconductoare

Carbura de siliciu în forma sa pură acționează ca un izolator electric; dar atunci când este modificată cu impurități sau agenți dopanți, conductivitatea sa electrică se schimbă și prezintă proprietăți de semi-conducție, nepermițând circulația liberă a curentului, dar nici respingându-l. Aceste caracteristici de semi-conductivitate fac carbura de siliciu potrivită pentru crearea de dispozitive electronice care amplifică, comută sau convertesc semnalele în circuitele electrice.

Dispozitivele din carbură de siliciu beneficiază de o bandă largă care le permite să funcționeze la temperaturi și frecvențe mai ridicate decât semiconductorii tradiționali, ceea ce le face potrivite pentru contexte industriale și le permite să obțină câștiguri semnificative în ceea ce privește eficiența energetică în comparație cu omologii lor din siliciu.

Dispozitivele de putere din carbură de siliciu sunt utilizate pe scară largă în sistemele de transport feroviar pentru a reduce pierderile de energie și pentru a spori eficiența sarcinii, fiind de asemenea utilizate în invertoarele solare și în dispozitivele de stocare a energiei pentru a îmbunătăți eficiența și fiabilitatea.

Dinamica pieței carburii de siliciu este în continuă evoluție, deoarece noile aplicații determină extinderea și cererea acesteia. Aplicațiile includ industria electronică de putere, industria auto și aerospațială. Creșterea pieței carburii de siliciu pentru electronica de putere este estimată la peste 27% până în 2021 datorită creșterii cererii de infrastructură pentru vehicule electrice și 5G, împreună cu stațiile de încărcare rapidă; ca urmare, trebuie să aibă loc extinderea capacității și investiții în noi tehnologii pentru a furniza dispozitive de putere eficiente care să le susțină.

Prelucrarea chimică

Carbura de siliciu (SiC) este un compus extrem de dur, produs sintetic din siliciu și carbon, cu o duritate Mohs de 9 și este aproape la fel de dur ca diamantul. SiC poate fi utilizat în aplicații care variază de la procese de prelucrare abrazive, cum ar fi sablarea și șlefuirea, la piese rezistente la uzură pentru cuptoare industriale, piese rezistente la uzură pentru substraturile de producție a diodelor emițătoare de lumină și diode emițătoare de lumină (LED).

Refractoriile pot fi, de asemenea, utilizate în materiale compozite, cum ar fi cele găsite în vestele antiglonț. Rezistența și durabilitatea lor le permit să reziste la impactul gloanțelor cu viteză mare, în timp ce rata scăzută a secțiunii transversale neutronice le protejează de deteriorarea cauzată de radiații.

Lipirea prin reacție și sinterizarea pot fi ambele utilizate pentru crearea SiC, fiecare producând microstructuri diferite în materialul final. SiC lipit prin reacție este produs prin infiltrarea compactelor din amestecuri de SiC și carbon cu siliciu lichid, care reacționează cu carbonul pentru a forma mai multe particule de SiC care apoi le unesc pe cele inițiale. SiC sinterizat poate fi, de asemenea, produs folosind pulbere pură de SiC amestecată cu adjuvanți de sinterizare neoxidici și încălzită la temperaturi ridicate până când are loc solidificarea.

American Elements oferă o gamă largă de granule și pulberi de silice topită și carbură de calitate superioară, potrivite pentru aplicații în industria refractară, aerospațială, auto, alimentară chimică, precum și în multe altele. Echipamentele noastre avansate de zdrobire, măcinare și clasificare ne permit să producem aceste granule care depășesc standardele ANSI, FEPA și JIS.