Siliziumkarbid Feuerfest

Feuerfeste Siliziumkarbidsteine sind hochwirksame feuerfeste Materialien, die in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden. Ihre ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit und Beständigkeit gegen chemische Angriffe, ihre hervorragende Abriebfestigkeit und eine Härte, die mit der von Diamant vergleichbar ist, sind nur einige ihrer vielen vorteilhaften Eigenschaften.

Feuerfeste Materialien mit geringer Wärmeausdehnung, wie diese Art von Material, eignen sich für Umgebungen mit hohen Temperaturen und besitzen eine hohe Festigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegen Schlackenreaktionen.

Merkmale

Feuerfestes Siliziumkarbid bietet einen ausgezeichneten thermischen Wirkungsgrad und ist in der Lage, Wärme in Arbeit umzuwandeln, wobei weniger Emissionen und keine giftigen Dämpfe an die Umwelt abgegeben werden. Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sie sich perfekt für Anwendungen, die hohe Temperaturen erfordern. Außerdem sind diese feuerfesten Materialien so langlebig, dass sie jahrelang nicht ausgetauscht werden müssen, und sie sind resistent gegen Korrosion und chemische Angriffe.

Feuerfeste Materialien sind so konzipiert, dass sie hohen thermischen Belastungen und mechanischen Schocks standhalten, wie z. B. Siliziumkarbid-Steine. Ihre Härte ist mit der von Diamant vergleichbar, was sie stark und haltbar macht. Sie sind sogar verschleißfest, können Säure- und Laugenkorrosion widerstehen und haben eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit zur Wärmeableitung.

Schwarzes Siliciumcarbid ist ein hervorragendes feuerfestes Material mit einem ungefähren Schmelzpunkt von 2700 Grad Celsius, das üblicherweise zur Auskleidung von Elektrolysezellen und Elektroöfen verwendet wird. Es bietet eine hervorragende Hitzebeständigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Schlackenreaktionen und hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein neues feuerfestes keramisches Material, das aus schwarzem Siliziumkarbid und feinem Aluminiumpulver besteht. Dieser Verbundwerkstoff weist erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Warmfestigkeit, Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu früheren Kunstwerken auf, ganz zu schweigen von erheblichen Kosteneinsparungen, da seine Herstellung nicht auf Aluminiumoxid als Rohstoff angewiesen ist.

Anwendungen

Siliziumkarbid-Feuerfeststeine sind aufgrund ihrer hervorragenden Chemikalien- und Temperaturwechselbeständigkeit sowie ihres niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten ideal für Hochtemperaturumgebungen. Darüber hinaus verfügen diese langlebigen feuerfesten Materialien über eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit, was sie für die chemische Verarbeitung, die Keramikherstellung und metallurgische Prozesse prädestiniert.

Die Hersteller von feuerfesten Materialien verwenden schwarze Siliciumcarbidkörner zur Herstellung von feuerfesten Steinen, Plattensetzern und anderen Formen, die in der Metallurgie- und Keramikindustrie verwendet werden. Die aus diesen Körnern hergestellten feuerfesten Materialien dienen in der Regel zur Auskleidung von Öfen, Brennern, Brennhilfsmitteln und anderen Industrieanlagen und können trotz häufiger Temperaturschwankungen Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius standhalten.

Schwarze Siliziumkarbidsteine sind aufgrund ihrer geringeren Dichte leichter zu handhaben, was sowohl die Transportkosten als auch die Bauzeit erheblich reduziert. Außerdem lassen sich diese Steine mit herkömmlichen Werkzeugen schneiden und in Form bringen.

Siliziumkarbid wird in der petrochemischen Industrie für korrosionsbeständige Behälter und Rohrleitungen, keramische feuerfeste Materialien und andere keramische Produkte verwendet, da es eine hervorragende chemische Beständigkeit, thermische Ausdehnungseigenschaften und eine Härte aufweist, die nur von Diamant übertroffen wird. Als ideal verschleißfestes Material ist es die ideale Wahl für verschleißfeste Teile wie Düsen und Lager - es kann sogar für Hochtemperaturumgebungen wie Gasturbinen und Raketendüsen geeignet sein.

Eigenschaften

Feuerfestes Siliziumkarbid wird in vielen industriellen Bereichen eingesetzt, z. B. in Brennöfen und Öfen. Es hält hohen Temperaturen stand und ist gleichzeitig resistent gegen die meisten Säuren, Laugen und andere korrosive Chemikalien - ideal für die meisten säureproduzierenden Prozesse. Bei der Auswahl des geeigneten Siliciumcarbid-Feuerfestmaterials für Ihren Bedarf sollten Sie die Anforderungen an den Temperaturbereich und die chemischen Umgebungen sowie Ihr Budget berücksichtigen, da verschiedene Materialien zu unterschiedlichen Preisen erhältlich sind.

Das Hauptmerkmal der Erfindung liegt in der Art und Weise, wie ein feuerfester Werkstoff durch gemeinsames Reagieren und Sintern von Korund und Siliziumkarbid hergestellt wird, ohne dass diese zuvor getrennt sortiert und zusammengesetzt werden müssen, wie es im Stand der Technik der Fall ist, wodurch ein Werkstoff mit höherer Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu solchen entsteht, die durch unabhängige Verfahren der Rohstoffsortierung und Zusammensetzung hergestellt werden.

Das zweite Merkmal ist, dass diese Erfindung ein verbessertes feuerfestes Material bereitstellt, das eine hohe chemische Stabilität und eine geringe Wärmeausdehnung aufweist. Diese Verbesserung wird durch die Verwendung von Mullit anstelle von Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid als Bindemittel während des Sinterns erreicht, da es stärkere Bindungsstrukturen zwischen Siliziumkarbidkörnern sowie eine feinporige Verteilung von Siliziumnitridkristallen bietet, die gleichmäßig über einen Stein sowie zwischen großen Siliziumkarbidkörnern verteilt sind.

Herstellung

Siliciumcarbid wird seit langem als Matrixmaterial für die Entwicklung von Hochtemperatur-Verbundwerkstoffen verwendet, da es eine hervorragende Festigkeit bei hohen Temperaturen, Kriechfestigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Feuerfeste Materialien, die Siliziumdioxid, Ton, Silikat oder Mullit als Bindemittel enthalten, haben Siliziumkarbid verwendet, werden aber aufgrund der hohen Preise nur selten eingesetzt. In jüngster Zeit wurden jedoch Hightech-Kombinationen wie Siliziumnitrid in Kombination mit Siliziumkarbid sowie Siliziumoxynitrid in Kombination mit Siliziumkarbid entwickelt und werden in industriellem Maßstab für den Einsatz in metallurgischen Anwendungen hergestellt.

Feuerfeste Steine aus Siliziumkarbid können als Ofenauskleidungsmaterial und keramische Brennhilfsmittel bei Temperaturen von über 982 Grad Celsius eingesetzt werden und bieten einen wirksamen Schutz vor Strahlung. Sie sind sowohl säure- als auch laugenbeständig und halten Temperaturen von bis zu 982 Grad Celsius stand. Feuerfeste Steine aus diesem Material spielen auch eine wirksame Rolle beim Schutz der Wände von Kernreaktoren vor Strahlenbelastung.

Zur Herstellung von feuerfestem Siliciumcarbid muss ein feuerfestes Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulver mit feinem Aluminiumpulver gemischt, geformt und getrocknet werden, bevor es in einer Atmosphäre gebrannt wird, die überwiegend Kohlenstoffoxidgas enthält. Wenn das Brennen beginnt, wird das Siliziumdioxid in der feuerfesten Masse mit metallischem Aluminiumpulver reduziert, um metallisches Silizium zu bilden, während gleichzeitig Korund und Siliziumkarbid zusammen karbonisieren, wodurch eine Interwachstumsstruktur aus Korund und Siliziumkarbid entsteht, die eine höhere Heißfestigkeit und längere Haltbarkeit aufweist als früher hergestellte Produkte, die eine getrennte Herstellung von Siliziumkarbid und Aluminiumoxid erfordern. Auf diese Weise entsteht ein Produkt mit höherer Warmfestigkeit und längerer Lebensdauer als solche, die eine teure Vorbereitung beider getrennt hergestellter feuerfester Materialien erfordern, die metallisches Silizium und Siliziumkarbid enthalten, bevor sie zusammen gebrannt werden.