Schwarzes Siliziumkarbid

Schwarzes Siliziumkarbid ist ein außergewöhnlich hartes Material. Aufgrund seiner hervorragenden Schleif- und Schneidfestigkeit sowie seiner hohen Temperaturbeständigkeit findet es breite Anwendung in der Schleifmittel- und Keramikindustrie.

Auch in der Feuerfestindustrie und der Metallurgie kommt Kalziumoxid zum Einsatz: Als Desoxidationsmittel dient es zur Verringerung von Verunreinigungen in Eisen und Stahl sowie zur Herstellung verschleißfester, elektrisch leitfähiger Keramiken.

Hohe Härte

Schwarzes Siliziumkarbid ist ein hartes Schleifmaterial, das zum Schneiden, Schleifen und Strahlen eingesetzt werden kann. Es eignet sich ideal für die Bearbeitung von Keramik sowie von Nichteisenmetallen wie Gusseisen. Schwarzes Siliziumkarbid dient in der Metallurgie zudem als Desoxidationsmittel und hochtemperaturbeständiges Material; seine Härte liegt zwischen der von Korund und Diamant. Bei der Herstellung von schwarzem Siliziumkarbid wird in der Regel Petrolkoks zusammen mit hochwertigem Siliziumdioxid und Zusatzstoffen wie Salz in einem industriellen Widerstandsofen bei hohen Temperaturen geschmolzen; die Mohs-Härte liegt typischerweise zwischen 9 und 9,5, während die Vickers-Härte zwischen 2800 und 3200 HV liegt.

Die Härte von schwarzem Siliziumkarbid wird in erster Linie durch seine Kristallstruktur und Reinheit bestimmt, insbesondere durch seine hexagonale Kristallstruktur, die der von Wurtzit ähnelt; aufgrund der dichteren Anordnung der Atome ist diese Form wesentlich härter als kubische Polymorphe wie b-SiC. Auch der Sintergrad spielt eine wesentliche Rolle; ein höherer Sintergrad führt zu einer höheren Härte.

Schwarzes Siliziumkarbid zeichnet sich durch einen extrem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten aus und ist belastbar, was es zum idealen Werkstoff für Fluor-Beschichtungen bei hochwertigem Kochgeschirr macht. Die Druckfestigkeit von schwarzem Siliziumkarbid liegt bei 186 kN/cm², die Bruchfestigkeit bei 5800 kPa/cm². Darüber hinaus reagiert schwarzes Siliziumkarbid nicht mit Säuren oder Laugen, bietet eine hohe Korrosionsbeständigkeit und ist zudem feuerfest sowie verfügt über hervorragende Wärmedämmeigenschaften.

Gute mechanische Beständigkeit

Schwarzes Siliziumkarbid zeichnet sich durch seine außergewöhnliche Festigkeit, Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus – Eigenschaften, die es ideal für industrielle Anwendungen machen. Es weist eine Bruchzähigkeit von 6,8 MPa m⁰,⁵ auf, während seine Biegefestigkeit bei 490 MPa liegt, was es zu einem der härtesten bekannten Werkstoffe macht. Diese Eigenschaften machen schwarzes Siliziumkarbid zu einer hervorragenden Materialwahl für die Herstellung von Schleifmitteln, die selbst extremen Bedingungen standhalten.

Schwarzes Siliziumkarbid ist chemisch inert, unempfindlich gegenüber Säuren, Laugen oder geschmolzenen Salzen, und dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und seines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hält es Temperaturen von bis zu 1600 °C stand, ohne dass Schwankungen des Wärmeausdehnungskoeffizienten zu Temperaturspitzen oder thermischer Kontraktion führen. Dank seiner zusätzlichen Oxidationsbeständigkeit kommt Siliziumkarbid in Anwendungen in rauen Umgebungen wie der Halbleiterfertigung zum Einsatz.

GNPGraystar bietet sowohl schwarze als auch grüne Siliziumkarbid-Körner und -Pulver an, sodass Sie das ideale Material für Ihre Anwendung frei wählen können. Beide Materialien werden aus Quarzsand, Petrolkoks und hochwertigen Siliziumdioxidpulvern als Rohstoffe hergestellt, die anschließend bei sehr hohen Temperaturen in einem Acheson-Ofen geschmolzen werden (einige Hersteller verwenden Anthrazit, um Energie zu sparen), wodurch Körner mit hoher Schüttdichte, Zähigkeit und Dichte entstehen. Makrokörner aus schwarzem Siliziumkarbid eignen sich gut für Präzisionsanwendungen in der Keramik, während Mikrokörner bei Druckstrahl-, Läpp- und Klebeanwendungen hervorragende Ergebnisse liefern – ideal für Druckstrahl-, Läpp- bzw. Klebeanwendungen.

Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit

Schwarzes Siliziumkarbid ist ein effizienter Wärmeleiter und ein hervorragender Ersatz für Aluminiumoxid in Anwendungen, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, und zeichnet sich durch geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. Als eines der weltweit führenden industriellen Keramikmaterialien findet schwarzes Siliziumkarbid zahlreiche Anwendungen, darunter Schleifmittel und hochentwickelte Feuerfestmaterialien – zwei seiner wichtigsten Einsatzbereiche.

Schwarzes Siliziumkarbid bietet im Vergleich zu seinem grünen Pendant eine höhere Zähigkeit und Schleifleistung und eignet sich daher ideal für die Bearbeitung von Metallen mit geringer Zugfestigkeit wie Glas, Keramik und feuerfesten Werkstoffen. Darüber hinaus eignet sich dieses Material hervorragend für Trennscheiben sowie für Honwerkzeuge, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie zum Honen von Bauteilen eingesetzt werden, um präzise Abmessungen mit glatten Oberflächen zu erzielen.

Das Einatmen von Siliziumkarbidstaub kann zu Lungenerkrankungen führen. Daher müssen Arbeitnehmer beim Umgang mit Siliziumkarbid-Material Ganzkörper-Schutzkleidung und entsprechende Arbeitsschutzausrüstung tragen. Da dieses Material sehr hart und spröde ist, sollte es in einem kühlen, gut belüfteten und trockenen Lagerraum gelagert werden, in dem keine Laugen oder Säuren vorhanden sind und der keinen extremen Temperaturen ausgesetzt ist.

Siliziumkarbid (SiC) ist ein nichtmetallischer Karbidwerkstoff, der aus kovalent gebundenen Kohlenstoff- und Siliziumatomen besteht und eine Mohs-Härte von 9,2 aufweist. Mit seiner diamantähnlichen Struktur gehört SiC zu den festesten und härtesten Hochleistungskeramiken und zeichnet sich durch herausragende physikalische Eigenschaften wie Härte und chemische Beständigkeit aus, die es zu einem unverzichtbaren Industriematerial machen.

Guter elektrischer Widerstand

Siliziumkarbid ist aufgrund seiner Kombination aus Festigkeit, Abriebfestigkeit und thermischer Stabilität ein beeindruckender Werkstoff. Dank seiner vielseitigen Eigenschaften findet es in verschiedenen Branchen wie dem Bauwesen, dem Bergbau und der Automobilindustrie Anwendung; darüber hinaus hat es sich auch als Halbleiter mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie hoher Permeabilität und steuerbarer thermischer und elektrischer Leitfähigkeit bewährt, die im Hinblick auf mögliche funktionale Anwendungen untersucht wurden1–8

Schwarzes Siliziumkarbid wird hergestellt, indem Quarzsand zusammen mit Petrolkoks in einem offenen Ofen auf hohe Temperaturen erhitzt wird, wodurch braune bis schwarze Siliziumkarbidkörner entstehen, die beim Abkühlen des Produkts kristallisieren. Grüne und schwarze Siliziumkarbide unterscheiden sich je nach Reinheit der verwendeten Rohstoffe.

Schwarzes Siliziumkarbid findet vielfältige Anwendung in metallurgischen Produkten wie Entoxidationsmitteln, Gusseisenteilen und feuerfesten Werkstoffen aus Nichteisenmetallen. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner einzigartigen Härte das ideale Material, um zähe Beschichtungen oder Verunreinigungen von Oberflächen zu entfernen.

Da Siliziumkarbid beim Einatmen giftig sein kann, sollten Arbeitnehmer beim Umgang damit Ganzkörper-Schutzkleidung und Arbeitsschutzausrüstung tragen, um sich vor den damit verbundenen Gefahren zu schützen. Beim Einatmen kann sich das Pulver tief in der Lunge ablagern und schwere Lungenerkrankungen verursachen; da es zudem extrem heiß ist, muss es sorgfältig gehandhabt werden, um Verbrennungen oder Hitzeschläge zu vermeiden.