Tvrdosť karbidu kremíka

Karbid kremíka (SiC) je extrémne tvrdá synteticky vyrábaná kryštalická zlúčenina so širokým priemyselným využitím. SiC má na Mohsovej stupnici tvrdosti minerálov hodnotu 9,5 - v tomto ohľade je druhý za diamantom.

Keramické vlákna zohrávajú neoddeliteľnú úlohu v moderných žiaruvzdorných materiáloch a funkčnej keramike, kde poskytujú dodatočnú odolnosť proti opotrebovaniu tým, že sú potiahnuté alebo pokovované pre dodatočnú odolnosť proti opotrebovaniu.

Ako tvrdý je karbid kremíka?

Karbid kremíka, označovaný aj ako čierny karbid kremíka a karbid K, je neoxidový keramický materiál s výnimočnou pevnosťou, tvrdosťou a chemickou inertnosťou. Karbid kremíka sa skladá z atómov uhlíka kovalentne viazaných s atómami kremíka v kryštálových mriežkach a vykazuje polymorfizmus s rôznymi postupnosťami usporiadania, ktoré vedú ku kubickej, hexagonálnej a romboedrickej kryštálovej štruktúre.

SiC je jedným z najtvrdších dostupných materiálov, na Mohsovej stupnici má hodnotu 9,5 - druhý najtvrdší po karbide bóru (9,5) a diamante (10). Vyznačuje sa vynikajúcou odolnosťou proti opotrebovaniu a je mimoriadne ťažké ho zlomiť alebo poškodiť; okrem toho je schopný odolávať vysokým teplotám, vďaka čomu je vhodný na priemyselné aplikácie.

Oxid hlinitý sa široko používa pre svoju tvrdosť, v abrazívnych materiáloch pre svoju odolnosť proti opotrebovaniu, v žiaruvzdorných materiáloch a keramike pre svoju nízku tepelnú rozťažnosť a odolnosť proti tečeniu, v elektronike pre svoje vynikajúce elektrické vlastnosti, ako aj v jadrových reaktoroch pre svoju odolnosť proti poškodeniu radiáciou.

Karbid kremíka sa komerčne vyrába spekaním, pri ktorom sa práškový kremík a uhlík stlačia pod extrémnym tlakom do pevnej hmoty. Po opracovaní do tvaru rúrok alebo dosiek/blokov sa môže ďalej opracovávať na konečné použitie v priemyselných procesných zariadeniach, ako aj v modernom lapidáriu. Vďaka svojej trvanlivosti a relatívne nízkej cene zostáva obľúbenou voľbou medzi modernými lapidármi.

Aké sú nevýhody karbidu kremíka v umeleckých a remeselných aplikáciách?

Karbid kremíka (SiC) je extrémne tvrdý materiál s tvrdosťou podľa Mohsovej stupnice 9 a má vynikajúce vlastnosti tepelnej rozťažnosti, chemickú odolnosť voči kyselinám a zásadám, vysokú teplotnú toleranciu, ako aj odolnosť voči korózii a tepelným šokom. SiC sa tiež môže pochváliť veľmi hustou štruktúrou, vďaka ktorej je to hutný, ale zároveň pevný materiál na prácu.

Moissanit sa v prírode vyskytuje ako vzácny minerál moissanit, avšak od roku 1893 sa masovo vyrába ako abrazívny prášok aj ako veľké jednotlivé kryštály na použitie ako drahé kamene. Moissanit sa vo veľkej miere používa v odolných priemyselných aplikáciách, ako je brúsenie, rezanie a obrábanie, ako aj v kompozitoch s kovovou matricou, kde pôsobí ako keramické spojivo na spevnenie a stabilizáciu súčiastok, a osvedčil sa ako všestranný komponent, ktorý uľahčuje život výrobcom a inžinierom.

Karbid kremíka sa ako abrazívum odlišuje od svojich kolegov tým, že sa nerozpadá pri otryskávaní alebo nárazoch, vďaka čomu je obzvlášť vhodný pre priemyselné brúsne zariadenia, ako sú napríklad kotúče. Okrem toho výrobcovia kamenných tromlovaných šperkov používajú toto brúsivo s veľkým úspechom, pretože jeho ostré tvrdé hrany neustále odkrývajú nové povrchy na účely brúsenia a vyhladzovania. Čierny karbid kremíka sa na toto použitie často uprednostňuje pred zeleným karbidom kremíka vyrábaným v elektrickej peci s vnútorným odporom.

Aké sú výhody karbidu kremíka v umeleckých a remeselných aplikáciách?

Kombinácia tvrdosti, chemickej inertnosti a tepelnej stability karbidu kremíka z neho robí vynikajúcu voľbu materiálu pre aplikácie vyžadujúce odolnosť proti opotrebovaniu a oderu. Účinne odoláva korózii, erózii a treciemu opotrebovaniu, ako aj dobrej rozmerovej stabilite a bezchybnej odolnosti voči vysokým teplotám.

Keďže korund je vzhľadom na svoju tvrdosť relatívne ľahký, môže sa používať v abrazívnych aplikáciách bez toho, aby bola ohrozená pevnosť keramiky. Okrem toho je korund ideálnym brusivom, ktoré sa dobre používa na mokré aj suché brúsenie; vďaka rôznym možnostiam zrnitosti je vynikajúcim nástrojom na odstraňovanie otrepov z kovu, leštenie povrchov kameňa a mramoru a odstraňovanie hrdze a odhrdzavovanie kovových súčiastok.

Karbid kremíka je vhodný na elektrické aplikácie vďaka nízkym zvodovým prúdom a odporu v stave zapnutia, čo z neho robí vynikajúci materiál na výrobu polovodičových súčiastok, ako sú diódy a tranzistory, a ďalších vysokonapäťových zariadení.

Manipulácia s karbidom kremíka nie je vo všeobecnosti nebezpečná; jeho prach však môže byť toxický pri vdychovaní počas brúsenia alebo brúsenia; aby sa minimalizovala expozícia počas práce s práškovým karbidom kremíka, je vhodné nosiť vhodné ochranné pomôcky a správne vetrať pracovný priestor. Keďže je tiež krehký, vyžaduje si osobitnú starostlivosť pri rezaní alebo tvarovaní nástrojmi; to je dôležité najmä pri používaní na vytváranie malých detailných diel, ako sú sochy alebo šperky.