Trdota silicijevega karbida

Silicijev karbid (SiC) je izjemno trda sintetično proizvedena kristalinična spojina, ki se pogosto uporablja v industriji. Na Mohsovi lestvici trdote mineralov je SiC uvrščen na 9,5 mesta, kar je drugo mesto za diamantom.

Keramična vlakna so sestavni del naprednih ognjevzdržnih materialov in funkcionalne keramike, kjer zagotavljajo dodatno odpornost proti obrabi, saj so prevlečena ali prevlečena za dodatno odpornost proti obrabi.

Kako trd je silicijev karbid?

Silicijev karbid, imenovan tudi črni silicijev karbid in K-karbid, je neoksidni keramični material z izjemno trdnostjo, trdoto in kemično inertnostjo. Silicijev karbid je sestavljen iz ogljikovih atomov, kovalentno vezanih s silicijevimi atomi v kristalnih mrežah, in kaže polimorfizem z različnimi zaporedji zlaganja, ki povzročajo kubično, heksagonalno in romboedrično kristalno strukturo.

SiC je eden od najtrših materialov, ki so na voljo, saj ima po Mohsovi lestvici oceno 9,5 - na drugem mestu je le borov karbid (9,5) in diamant (10). Ima odlično odpornost proti obrabi in ga je zelo težko zlomiti ali poškodovati; poleg tega prenese visoke temperature, zaradi česar je primeren za industrijsko uporabo.

Aluminijev oksid se pogosto uporablja zaradi svoje trdote, v abrazivih zaradi odpornosti proti obrabi, v ognjevzdržnih materialih in keramiki zaradi majhnega toplotnega raztezka in odpornosti proti lezenju, v elektroniki zaradi odličnih električnih lastnosti ter v jedrskih reaktorjih zaradi odpornosti na poškodbe zaradi sevanja.

Silicijev karbid se komercialno proizvaja s sintranjem, pri katerem se silicij v prahu in ogljik pod izjemnim pritiskom stisneta v trdno maso. Po strojni obdelavi v obliki cevi ali plošč/blokov se lahko nadalje obdeluje za končno uporabo v industrijski procesni opremi in sodobnem lapidariju. Zaradi svoje trajnosti in razmeroma ugodne cene ostaja priljubljena izbira med sodobnimi lapidarji.

Katere so pomanjkljivosti silicijevega karbida v umetniških in obrtniških aplikacijah?

Silicijev karbid (SiC) je izredno trd material z oceno trdote po Mohsovi lestvici 9, ki ima odlične lastnosti toplotnega raztezanja, kemijsko odpornost proti kislinam in lužinam, visoko temperaturno toleranco ter odpornost proti koroziji in toplotnim šokom. SiC se ponaša tudi z zelo gosto strukturo, zaradi katere je gost, a hkrati trpežen material za delo.

Moissanit se nahaja v naravi kot redek mineral moissanit, vendar ga od leta 1893 množično proizvajajo v obliki abrazivnega prahu in velikih posameznih kristalov za uporabo kot dragih kamnov. Moissanit se pogosto uporablja v trpežnih industrijskih aplikacijah, kot so brušenje, rezanje in strojna obdelava, ter v kompozitih s kovinsko matrico, kjer deluje kot keramično vezivo za krepitev in stabilizacijo delov, zato se je izkazal za vsestransko komponento, ki proizvajalcem in inženirjem olajša življenje.

Silicijev karbid se kot abraziv razlikuje od drugih, saj ne razpade, če je izpostavljen peskanju ali udarcem, zaradi česar je še posebej primeren za industrijsko opremo za brušenje, kot so kolesa. Poleg tega izdelovalci kamnitega nakita z velikim uspehom uporabljajo to abrazivno sredstvo, saj njegovi ostri trdi robovi nenehno izpostavljajo nove površine za namene brušenja in glajenja. Črni silicijev karbid ima za to uporabo pogosto prednost pred zelenim silicijevim karbidom, proizvedenim v električni peči z notranjo upornostjo.

Kakšne so prednosti silicijevega karbida v umetniških in obrtniških aplikacijah?

Silicijev karbid je zaradi kombinacije trdote, kemične inertnosti in toplotne stabilnosti odličen material za aplikacije, ki zahtevajo odpornost proti obrabi in abraziji. Učinkovito kljubuje koroziji, eroziji in torni obrabi ter se ponaša z dobro dimenzijsko stabilnostjo in brezhibno prenaša visoke temperature.

Ker je korund glede na svojo trdoto razmeroma lahek, se lahko uporablja v abrazivnih aplikacijah, ne da bi bila pri tem ogrožena trdnost keramike. Poleg tega je korund idealen abraziv, ki se dobro obnese pri mokrem in suhem brušenju; z različnimi možnostmi zrnavosti je odlično orodje za odstranjevanje oblog iz kovine, poliranje kamnitih in marmornatih površin ter odstranjevanje rje in odnašanje rje s kovinskih delov.

Silicijev karbid je zaradi nizkih uhajalnih tokov in upornosti v stanju delovanja primeren za električne aplikacije, zato je odličen material za izdelavo polprevodniških komponent, kot so diode in tranzistorji, ter drugih visokonapetostnih naprav.

Ravnanje s silicijevim karbidom na splošno ni nevarno, vendar je lahko njegov prah pri vdihavanju med brušenjem ali brušenjem strupen; za zmanjšanje izpostavljenosti med delom s silicijevim karbidom v prahu je pametno nositi ustrezno zaščitno opremo in ustrezno prezračevati delovni prostor. Ker je tudi krhek, ga je treba pri rezanju ali oblikovanju z orodji posebej paziti; to je še posebej pomembno, kadar se uporablja za izdelavo majhnih podrobnih kosov, kot so skulpture ali nakit.