Siliziumkarbid-Platte

Siliziumkarbidplatten werden als ballistischer Schutz gegen Geschosse und andere Bedrohungen eingesetzt und zeichnen sich durch unübertroffene thermische, chemische und mechanische Eigenschaften aus.

Keramikplatten für CA- und SA-Tests wurden Schicht für Schicht auf flexible Panzerungsmäntel aus UHMWPE-Geweben aufgebracht und anschließend mit SSIC-Platten sowie mit schichtweise aufgebautem SiC mit einer Grenzschicht verglichen.

Hochfestes

Siliziumkarbid (SiC) ist ein Hochleistungskeramikwerkstoff, der durch das Sintern von Siliziumdioxidpartikeln zu extrem harten und dichten Strukturen hergestellt wird und sich durch außergewöhnliche mechanische Eigenschaften sowie Korrosions-, Hochtemperatur- und Verschleißfestigkeit auszeichnet. SiC wird besonders für Anwendungen geschätzt, die Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wie beispielsweise Trennscheiben oder Schleifscheiben – auch seine thermischen Eigenschaften sind außergewöhnlich, darunter geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Wärmeleitfähigkeiten.

SiC-Platten sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich und können entsprechend den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung bearbeitet werden. Darüber hinaus wird SiC häufig mit anderen Werkstoffen zu Verbundwerkstoffen kombiniert, die eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit aufweisen – was insbesondere bei Anwendungen mit hohen Temperaturen, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder bei Automobilkomponenten, von großem Nutzen ist.

Die thermischen Eigenschaften von Al/SiC-Legierungen hängen in hohem Maße von ihrem Volumenanteil und ihrer Partikelgrößenverteilung innerhalb der SiC-Vorformlinge ab. Um den Volumenanteil zu maximieren und hervorragende TC-Werte sowie einen reduzierten CTE zu erzielen, ist es entscheidend, die Partikelgrößenverteilung des SiC durch die Optimierung der Sinterbedingungen und die Begrenzung der Kornwachstumsrate zu optimieren. Dadurch können feine Partikel größere Partikel umgeben oder Hohlräume effektiver ausfüllen, was zu einer höheren Packungsdichte führt, die hohe TC-Werte sowie eine größere Beständigkeit gegen Temperaturschocks ermöglicht – diese Eigenschaften sind in Tabelle 1 dargestellt. Zum Vergleich sind hier auch die Biegefestigkeiten und Temperaturen von Proben aufgeführt, die entweder mittels CS in Luft oder mittels RS im Vakuum gesintert wurden und unterschiedliche SiC-Partikelgrößenverteilungen aufweisen.

Hochtemperaturbeständigkeit

Platten aus Siliziumkarbid sind in der Lage, hohen Temperaturen standzuhalten, ohne dabei beschädigt zu werden, und zeichnen sich durch hervorragende Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit und Belastbarkeit aus – Eigenschaften, die sie für Epitaxieverfahren prädestinieren.

Siliziumkarbidplatten kommen in vielen industriellen Anwendungen zum Einsatz, von Schleifmitteln und Sprühdüsen bis hin zu einer Vielzahl weiterer Verwendungszwecke. Ihre Mohs-Härte ist mit der von Diamant vergleichbar, wodurch dieses Material extrem fest und widerstandsfähig ist, dabei aber leicht genug für den maschinellen Einsatz bleibt und sich leicht in verschiedene Formen verarbeiten lässt.

Gesintertes SiC zeichnet sich durch hervorragende thermische Stabilität, geringe Ausdehnungskoeffizienten und Festigkeit bei Temperaturen von bis zu 1.400 Grad Celsius aus. Darüber hinaus macht es seine Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und geschmolzenen Salzen zu einer unschätzbaren technischen Keramik.

Siliziumkarbidplatten (SIC-Platten) zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus, wodurch sie sich für den Einsatz in zahlreichen industriellen Umgebungen eignen, von der Metallurgie über die Glasherstellung bis hin zu Keramik-Shuttleöfen, Tunnelöfen und Rollenöfen. SIC-Platten mit Siliziumnitrid-Bindung werden aus synthetisch hergestellten Siliziumkarbidkörnern (SIC) und ausgewählten Bindemitteln hergestellt und anschließend in Hochtemperaturöfen getrocknet und gesintert, bevor sie als Hochofauskleidung, als Auskleidung für Aluminium-Elektrolysebäder, als Glasbehälter oder in der Nichteisenmetallschmelzindustrie als Scherenplatten, Schubplatten, Öfen oder andere Arten von Hochtemperaturöfen eingesetzt werden.

Chemische Beständigkeit

Siliziumkarbidplatten eignen sich ideal für Anwendungen, die eine hohe chemische Beständigkeit erfordern. Ihr keramisches Material ist inert und bietet im Vergleich zu Metallen und Kunststoffpolymeren eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit; CoorsTek kann seine Rezepturen und Verfahren individuell an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung anpassen. Siliziumkarbid zeichnet sich zudem durch eine hervorragende Abriebfestigkeit aus; dank seiner Mohs-Härte von 9 kann es andere Materialien durchschneiden, ohne dabei selbst beschädigt zu werden oder Verschleißerscheinungen zu zeigen.

SiC kann durch Sintern zu dichten und festen Werkstoffen verarbeitet werden, die hohen Temperaturen standhalten und sich daher für verschiedene industrielle Anwendungen eignen, beispielsweise für Panzerungen und ballistischen Schutz, Schneidwerkzeuge, verschleißfeste Bauteile sowie zur Regulierung der Wärmeausdehnung. SiC-Platten zeichnen sich durch hervorragende thermische Eigenschaften aus, da sie eine geringe Ausdehnung aufweisen und gleichzeitig einen hohen Elastizitätsmodul besitzen.

Siliziumkarbid weist aufgrund der Bildung schützender Siliziumdioxidschichten in sauerstoffhaltigen Umgebungen eine hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf, was ihm eine außergewöhnliche Oxidationsbeständigkeit und einen hervorragenden Korrosionsschutz verleiht. In sauren Umgebungen wie Schwefel- oder Salpetersäure wird es jedoch aufgrund seiner Sprödigkeit und der Unverträglichkeit mit anderen Metallen anfällig; dieses Problem lässt sich durch die Zugabe von Chrom beheben, wodurch die Korngrenzenfestigkeit verbessert und gleichzeitig die Interdiffusion korrosiver Salze verringert wird.

Leichtgewicht

Siliziumkarbidplatten sind zu einem festen Bestandteil moderner Panzerungssysteme geworden und bieten unübertroffenen Schutz vor verschiedenen Bedrohungen. Dank ihres geringen Gewichts lassen sie sich nahtlos in Schutzausrüstung integrieren, ohne diese nennenswert zu beschweren; darüber hinaus zeichnen sich diese Materialien durch eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen chemische Zersetzung sowie durch hervorragende Verschleißfestigkeit aus.

Kugelsichere Westen, Körperpanzerungen und Schutzschilde enthalten häufig diese Komponenten. Die Kombination mit taktischen Helmen bietet zusätzlichen Schutz vor Kugeln und Splittern. Auch gepanzerte Fahrzeuge wie Panzer und gepanzerte Mannschaftstransporter nutzen solche Platten, um Soldaten vor Beschuss durch Waffen wie Panzer oder gepanzerte Mannschaftstransporter zu schützen; darüber hinaus dienen sie zur Verstärkung von Flugzeugen und Hubschraubern sowie von Barrikaden, die von Strafverfolgungs- oder Sicherheitskräften in Hochrisikosituationen eingesetzt werden.

Sic-Platten werden durch das Sintern von Siliziumkarbidpulver bei hohen Temperaturen hergestellt. Das Ergebnis ist ein dichtes und festes Material mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, das Temperaturen von bis zu 1.550 °C standhält. Es eignet sich ideal für verschiedene industrielle Anwendungen, darunter Ofenauskleidungen und Behältermaterialien in der metallurgischen Industrie; die gute Wärmeleitfähigkeit sorgt für eine geringe Ausdehnung, wodurch es für den langfristigen Einsatz bei hohen Temperaturen ohne Ausdehnungs- oder Schrumpfungsprobleme geeignet ist; zudem macht die hervorragende Abrieb- und Erosionsbeständigkeit dieses Material zu einer ausgezeichneten Wahl für Sprühdüsen, Strahldüsen usw.