Všetko, čo potrebujete vedieť o doske z karbidu kremíka

Doska z karbidu kremíka je tvrdý a pevný materiál, ktorý sa bežne používa v priemyselných a strojárskych aplikáciách. V tomto článku sa budeme venovať všetkému, čo potrebujete vedieť o tomto univerzálnom materiáli - jeho zloženiu, výrobným procesom a aplikáciám použitia.

Tvrdosť umožňuje, aby tieto dosky poskytovali ochranu pred viacerými hrozbami, ako sú guľky a pancierové strely, a zároveň poskytovali výnimočnú chemickú odolnosť.

Tvrdosť

Karbid kremíka (SiC) je jeden z najtvrdších dostupných materiálov, druhý po diamante. Vďaka tejto extrémnej tvrdosti je SiC ideálny na výrobu pancierových dosiek, rezných nástrojov a komponentov odolných proti opotrebovaniu a môže sa pochváliť skvelými mechanickými vlastnosťami vrátane lomovej húževnatosti, Youngovho modulu a pevnosti v ohybe.

SiC dosky sú neoddeliteľnou súčasťou pancierov a pancierových systémov vozidiel na balistické aplikácie, ktoré poskytujú ochranu pred rôznymi typmi projektilov, od pištoľových guliek až po vysokorýchlostné strely. Ich ľahká konštrukcia umožňuje väčšiu mobilitu a pohodlie používateľov a zároveň odľahčuje zaťaženie vozidla.

Jedinečné vlastnosti karbidu kremíka z neho robia vynikajúcu voľbu pre vojenské aplikácie a aplikácie na presadzovanie práva vrátane aplikácií na pancierovanie karosérií a vozidiel. Dokáže odolávať nárazom guliek a pancierových nábojov s výraznou penetráciou; navyše chráni pred vysokorýchlostnými úlomkami, ako aj chemickými hrozbami.

Spoločnosť GAB Neumann ponúka výrobky z karbidu kremíka pre technologické zariadenia a balistickú ochranu, pričom využíva zložitý výrobný proces pozostávajúci z prípravy prášku a miešania so spojivami, vytláčania alebo tvarovania izostatickým lisovaním za studena, obrábania a nakoniec spekania pri vysokých teplotách a tlaku. Vyrobený vysoko výkonný materiál je porovnateľný s karbidom bóru, pokiaľ ide o hustotu, tvrdosť a balistické schopnosti, ale pri nižších výrobných nákladoch; v týchto aplikáciách je lepšou alternatívou ako keramika oxidu hlinitého.

Tepelná vodivosť

Dosky z karbidu kremíka sa vyznačujú vysokou tepelnou vodivosťou a dokážu sa rýchlo zahriať alebo ochladiť, vďaka čomu sú vhodné na aplikácie, kde sa rýchlo mení teplota, napríklad v peciach alebo iných prostrediach tepelného spracovania. Okrem toho sa tento materiál môže pochváliť nízkou tepelnou rozťažnosťou, vďaka ktorej je stabilný aj v prostrediach, v ktorých dochádza k rýchlym zmenám teploty.

SiC je výnimočne tvrdý, pevný a chemicky inertný materiál, vďaka čomu je vysoko odolný voči korózii v náročných podmienkach - ideálny pre priemyselné procesy, v ktorých sa používajú chemikálie alebo iné korozívne látky. Okrem toho odolnosť SiC voči mechanickému poškodeniu znamená, že odoláva vysokým úrovniam namáhania bez toho, aby sa poškodil alebo zdeformoval.

Chemická odolnosť SiC je výhodná aj pre high-tech aplikácie vrátane zrkadiel vesmírnych teleskopov. Vďaka svojej schopnosti odolávať extrémne vysokým teplotám pri zachovaní celistvosti je SiC ideálnou voľbou materiálu pre tieto zrkadlá, takže astronomické teleskopy s vysokou úrovňou tepla sú pre zrkadlá vyrobené zo SiC vynikajúcou voľbou. Tento materiál sa často využíva aj v urýchľovačoch častíc vďaka jeho schopnosti odolávať vysokým teplotám a napätiu bez toho, aby sa roztavil alebo narušil ich výkon.

Karbid kremíka sa dodáva v rôznych formách a má jedinečné vlastnosti. Najčastejšie sa vyskytuje alfa karbid kremíka (a-SiC) s hexagonálnou kryštálovou štruktúrou podobnou wurtzitu; táto forma sa široko používa v priemyselných aplikáciách. Karbid kremíka beta (b-SiC) s kryštálovou štruktúrou zinku blende, vďaka ktorej je menej krehký ako jeho alfa verzia, má menej aplikácií, ale zostáva ekonomickou voľbou.

Odolnosť voči vysokým teplotám

Doska z karbidu kremíka ponúka výnimočnú odolnosť voči vysokým teplotám, čo je nepostrádateľná vlastnosť v mnohých priemyselných aplikáciách. Tento keramický materiál sa vyrába spekaním prášku SiC pod extrémnym tlakom a teplom, čím vzniká mimoriadne hustý výrobok, ktorý si zachováva mechanickú pevnosť aj pri zvýšených teplotách. Vďaka svojej schopnosti odolávať tepelným šokom a chemickej degradácii v náročných podmienkach je karbid kremíka vynikajúcou voľbou pre pancierovú ochranu, rezné nástroje, súčiastky odolné voči opotrebovaniu a súčiastky odolné voči opotrebovaniu všeobecne.

Karbid kremíka sa od ostatných keramických materiálov líši veľmi nízkou tepelnou rozťažnosťou a odolnosťou voči korózii spôsobenej kyslými látkami, vďaka čomu je vhodný na aplikácie v chemickom spracovaní, kde by materiály mohli prísť do kontaktu s kyselinami, abrazívami alebo inými agresívnymi chemikáliami. Dosky z karbidu kremíka majú aj vynikajúce elektrické vlastnosti, vďaka čomu sú vhodné na výrobu polovodičových substrátov alebo elektronických súčiastok.

Dosky z karbidu kremíka sa vyrábajú v niekoľkých krokoch, od prípravy prášku a miešania so spojivami, tvarovania, spekania a brúsenia/leštenia až po balenie konečného výrobku do kartónov/drevených krabíc alebo na mieru podľa špecifikácií zákazníka. Dosky z karbidu kremíka majú množstvo aplikácií vrátane rezných/brúsnych kolies/kotúčov rôznych typov/tried/veľkostí alebo brúsnych kotúčov z nich vyrobených; žiaruvzdorné obloženie guľových mlynov, ako aj tryskacie dýzy/komponenty cyklónov, ktoré potrebujú odolnosť voči erózii, sú len niektoré príklady použitia/aplikácií/aplikácií, kde možno nájsť dosky/listiny/bariéry z karbidu kremíka.

Chemická odolnosť

Karbid kremíka je vysoko odolný voči chemikáliám, nevykazuje žiadne zmeny v správaní ani v prítomnosti silných kyselín a zásad, takže je vhodný do prostredia, v ktorom sa vyskytujú plyny alebo kvapaliny spôsobujúce koróziu. Okrem toho sa môže pochváliť vynikajúcimi vlastnosťami odolnosti voči tepelným šokom, pričom zostáva rozmerovo stabilný aj pri zvýšených teplotách.

Chemická stabilita karbidu kremíka umožňuje jeho použitie ako brúsneho materiálu v rezných nástrojoch a iných priemyselných aplikáciách, pričom tvrdosť podľa Mohsa je 9,5 (takmer rovnaká ako diamant), čo zabezpečuje vynikajúce brúsne vlastnosti a jeho lomové vlastnosti ho robia vhodným aj pre brúsny papier a tkaniny.

Karborundová keramika sa často používa v karborundovej tlači, ktorá je formou kolografickej tlače. Hliníková doska potiahnutá pastou obsahujúcou karborundové zrno sa umiestni na valcový lis používaný na hĺbkotlač, aby sa na jej povrchu vytvorili tlačené stopy.

Dosky z karbidu kremíka sú vďaka svojej výnimočnej tvrdosti, ochrane pred viacerými hrozbami a odolnosti nepostrádateľnou súčasťou moderného ochranného výstroja a výzbroje. Dosky SiC možno nájsť vo vestách, prilbách a iných pancierových systémoch, ktoré nosí vojenský personál, príslušníci orgánov činných v trestnom konaní a bezpečnostný personál; najmä pokiaľ ide o balistické hrozby, ako sú guľky, šrapnely a pancierové strely. Okrem toho ľahká povaha plátov SiC znižuje opotrebovanie a únavu nositeľov.