Rekryštalizovaný karbid kremíka

Karbid kremíka je extrémne tvrdá keramika, ktorá má vynikajúcu teplotnú stabilitu a odolnosť proti korózii, vďaka čomu sa široko využíva v chemickom, metalurgickom a opotrebovateľnom priemysle.

RSiC sa vyrába procesom odparovania a koagulácie pri vysokej teplote a vyznačuje sa otvorenou pórovitosťou v rozsahu 11-15%, veľkou veľkosťou zŕn a žiadnym zmršťovaním počas procesu výpalu.

Vysoká pórovitosť

Rekryštalizovaný karbid kremíka sa od mnohých pórovitých keramík líši tým, že sa počas výpalu nezmenšuje, čo umožňuje vytvárať väčšie diely pri nižších energetických nákladoch a v kratších výrobných cykloch. Okrem toho tento materiál odoláva tepelným šokom, ako aj vysokým teplotám bez poškodenia jeho štruktúry.

Veľkosť pórov a mikroštruktúra zohrávajú neoddeliteľnú úlohu pri určovaní elektrického odporu porézneho karbidu kremíka. Zmenou teploty spekania a nastavenia tlaku CIP možno prispôsobiť veľkosť pórov špeciálne pre určité aplikácie, zatiaľ čo úpravy chemického zloženia umožňujú zodpovedajúcim spôsobom zmeniť jeho pórovitosť.

Veľkosť pórov možno regulovať aj pomocou prísad druhej fázy, ako sú oxidy alebo silicidy. Manipuláciou s faktormi, ktoré ovplyvňujú elektrický odpor v poréznom karbide kremíka, sa môžu objaviť nové a zaujímavé aplikácie v mnohých oblastiach.

Vysoká pevnosť

Rekryštalizovaná keramika z karbidu kremíka sa vyznačuje pokročilou mikroštruktúrou, vďaka ktorej má výnimočné mechanické, tepelné a elektrické vlastnosti pri všetkých teplotách vrátane rozmerovej stability, odolnosti proti korózii a pevnosti aj pri extrémnych teplotách. Vďaka týmto vlastnostiam je keramika RSiC vynikajúcou voľbou na použitie ako nábytok pecí (ako sú tunelové, raketoplánové a dvojvalcové pece) alebo dokonca pancierové dosky proti útokom balistických striel.

Karbid kremíka (SiC) viazaný silikátom, vyrobený z hrubého a stredne zrnitého SiC prášku spekaného s aluminosilikátovým spojivom 5-15%, má homogénnu štruktúru a vynikajúcu pevnosť v ohybe; okrem toho vykazuje vynikajúcu odolnosť proti oxidácii. V porovnaní s tým sa RSiC vyznačuje homogénnejšou štruktúrou s vyššou pevnosťou v ohybe, ako aj zvýšenou odolnosťou voči oxidácii.

RSiC sa vyrába procesom odparovania a kondenzácie, ktorý vytvára čistejší a hustejší materiál ako štandardné procesy spekania prášku, čo znamená, že na vyplnenie jeho pórov je potrebné menej kovového kremíka, čím sa znižuje riziko praskania počas spekania a zároveň sa zabezpečuje presnejšia geometria dielov vďaka tomu, že nedochádza k ich zmršťovaniu počas infiltrácie.

Vysoká tepelná stabilita

Karbid kremíka sa môže pochváliť vynikajúcou chemickou stabilitou a odolnosťou voči tepelným šokom s nízkym koeficientom rozťažnosti. Odoláva teplotám až do 2 200 °C. Vďaka tejto vysokej teplotnej stabilite je karbid kremíka vynikajúcou voľbou materiálu pre energetické aplikácie, ako sú jadrové reaktory alebo solárne elektrárne.

Reakčné spekanie je jednou z najpoužívanejších metód výroby keramiky, pri ktorej sa do práškového oxidu kremičitého zmiešavajú atómy kremíka a uhlíka a vytvára sa keramický materiál s diamantovo tvrdými vlastnosťami a kompaktnou štruktúrou, z ktorého sa vyrábajú rôzne tvarované diely.

Spoločnosti CoorsTek, Saint-Gobain Ceramic Materials, ESK-SIC GmbH a Fiven patria k lídrom na trhu výroby rekryštalizovaného karbidu kremíka, pričom každá z nich má vo svojom odvetví dlhú históriu a zameriava sa na inovácie. Hoci presné údaje o ich predaji nemusia byť verejne dostupné, tieto firmy si udržiavajú významné postavenie na trhu a zdajú sa mať dobré predpoklady na to, aby v budúcnosti pokračovali v expanzii.

Vysoká odolnosť proti korózii

Karbid kremíka sa môže pochváliť vynikajúcou odolnosťou proti korózii vďaka svojej prirodzenej štruktúre materiálu pozostávajúcej zo vzájomne sa prelínajúcich doskovitých zŕn, ktoré prebiehajú kolmo pozdĺž jeho povrchu. Okrem toho jeho jedinečná mikroštruktúra poskytuje neprekonateľnú odolnosť voči erózii/oderu/tepelným šokom, ako aj rozmerovú stabilitu pri vyšších teplotách; je to ideálny materiál na výrobu nábytku do pecí a iné vysokoteplotné aplikácie v priemysle.

Rekryštalizovaný karbid kremíka sa môže formovať pomocou procesov odlievania, vytláčania a vstrekovania, aby sa vyrobil materiál s vynikajúcou pevnosťou pri veľmi vysokých teplotách. Vďaka svojej pevnosti je obzvlášť vhodný na konštrukciu rámov nosnej konštrukcie v tunelových peciach, kyvadlových peciach a peciach s nižším výpalom, pretože umožňuje odolávať veľmi vysokým teplotám a zároveň zlepšuje odolnosť výmurovky pece voči oxidácii a znižuje spotrebu energie.

Rekryštalizovaný karbid kremíka má tiež veľký potenciál na výrobu keramiky vystuženej kovmi, čo predstavuje účinný spôsob kombinácie kovov a keramiky v moderných technických komponentoch používaných v solárnych elektrárňach.