Порошок карбида кремния — высокоэффективный абразив для промышленного применения

Карбид кремния (SiC) — это неорганическое химическое соединение, состоящее из кремния и углерода, которое в природе встречается в виде чрезвычайно редкого минерала — муассанита; однако массовое производство началось в 1893 году как в виде порошка, так и в виде кристаллов для использования в качестве абразива.

Черный карбид кремния является наиболее востребованным абразивом для высокоточной притирки и полировки благодаря крупным кристаллам, исключительной прочности, плотной структуре и стабильным рабочим характеристикам при многократном использовании.

Высокая твердость

Порошок карбида кремния представляет собой чрезвычайно твёрдый и износостойкий материал, что делает его идеальным сырьём для производства абразивных материалов, таких как шлифовальные круги и режущие инструменты. Кроме того, благодаря превосходной теплопроводности и термостойкости он широко используется в качестве добавки в процессах производства электроники и полупроводников.

SiC можно получить путем нагрева кварцевого песка с добавлением источников углерода, таких как нефтяной кокс, до высоких температур в открытой печи типа “Ачесон”, в результате чего получаются зерна карбида кремния зеленого или черного цвета с меньшим содержанием примесей по сравнению с аналогичным материалом более низкого качества.

Зелёный или чёрный порошок карбида кремния смешивают с неоксидным спекающим агентом, известным как связующее, для получения пасты. Затем пасту уплотняют и придают ей форму посредством экструзии (трубки) или холодного изостатического прессования, при котором частицы под давлением, действующим из нескольких направлений, вдавливаются в жёсткие формы для получения заготовок, которые впоследствии можно подвергнуть механической обработке.

Высокая теплопроводность

Благодаря превосходной теплопроводности порошок карбида кремния является незаменимым материалом в различных отраслях промышленности, особенно в сфере производства электроники и полупроводников, где его способность выдерживать высокие температуры без потери стабильности представляет собой огромное преимущество.

К материалам, обладающим высокой устойчивостью к повреждениям и термическим ударам, относится акрил. Этот универсальный материал способен выдерживать значительную пластическую деформацию до момента разрушения и характеризуется низкими коэффициентами расширения при изменении температуры.

Черный карбид кремния, в отличие от алмаза, обладает чрезвычайной прочностью и универсальностью; его можно использовать в таких областях, как производство шлифовальных кругов, наждачной бумаги, а также абразивных материалов с покрытием и связующим веществом для дробеструйной обработки. Благодаря своей твёрдости и превосходной химической и термической стабильности он представляет собой доступную альтернативу абразивам из карбида бора, производимым методом реакционного связывания с использованием чистого кварцевого песка и угля в качестве сырья в кирпичных печах электрического сопротивления.

Высокая износостойкость и коррозионная стойкость

SiC является одним из самых твёрдых синтетических материалов, уступая по твёрдости лишь алмазу. Это свойство делает его привлекательным материалом для применения в тех областях, где ключевую роль играют высокая производительность и долговечность, например, в абразивных материалах.

Мы предлагаем изделия как из реакционно-связанного карбида кремния, так и из цементированного карбида вольфрама, разработанные с учетом конкретных требований к огнеупорности, химической стойкости и тепловым свойствам. Реакционно-связанный карбид кремния идеально подходит для применений, где важны износостойкость или необходимость изготовления сложных форм; цементированный карбид вольфрама обладает лучшими теплоизоляционными и химическими свойствами по сравнению с первым.

Благодаря своим абразивным свойствам черный карбид кремния широко используется в автомобильной и аэрокосмической промышленности для хонингования и притирки деталей с целью достижения точных размеров и качества поверхности, а также для удаления коррозии и износа путем дробеструйной обработки. Кроме того, его исключительная прочность и долговечность позволяют ему выдерживать воздействие экстремальных условий, оставаясь при этом неповрежденным, а устойчивость к коррозии и износу сделала его популярным материалом для дробеструйной обработки. Кроме того, его коррозионная стойкость и износостойкость помогают продлить срок службы деталей, сокращая время простоя — это особенно актуально для таких инструментов, как шлифовальные круги или абразивные материалы для дробеструйной обработки, в которых используется черный карбид кремния, а также для режущих инструментов, требующих постоянного обслуживания или приводящих к простоям из-за коррозии или износа, благодаря устойчивым к этим факторам покрытиям или режущим инструментам, изготовленным из этого материала.

Высокая устойчивость к нагреванию

Карбид кремния — это чрезвычайно твёрдый и лёгкий керамический материал, обладающий превосходной термостойкостью и коррозионной стойкостью, что делает его пригодным для использования в условиях высоких нагрузок, например, в промышленном оборудовании и автомобильных деталях.

Моиссанит — полупроводниковый материал с широкой запрещенной зоной, встречающийся в природе в виде драгоценного камня моиссанита, — с конца XIX века массово производится для использования в качестве абразива, например, в шлифовальных кругах и режущих инструментах, в огнеупорных футеровках насосов, ракетных двигателей и другого оборудования в качестве износостойких деталей; жесткость, термоударная стойкость и прочность также являются желательными свойствами для изготовления из этого материала зеркал телескопов.

Оригинальный метод Ачесона по производству SiC по-прежнему занимает центральное место в современном производстве, где этот материал используется в абразивной промышленности, металлургии и производстве огнеупоров. Сырьё нагревают при высоких температурах в открытой печи до образования агрегатов кристаллического SiC от зелёного до чёрного цвета, окружённых частично или полностью непереработанным кремнеземом и углеродом в виде нефтяного кокса.