Carborundum-Korn und SiC-Carborundum

Carborundum-Korn kann in zahlreichen Schleif-, Formgebungs- und Endbearbeitungsanwendungen eingesetzt werden. Außerdem wird es häufig in künstliche feuerfeste Keramikfasern integriert, die in großem Umfang in Reibungsprodukten und elektronischen Geräten verwendet werden.

Siliciumcarbid wurde erstmals von Edward Goodrich Acheson entdeckt, als er versuchte, mit Hilfe von elektrischem Strom, der durch Ton geleitet wurde, Diamanten herzustellen. Während es in der Natur nur in Form des seltenen Edelsteins Moissanit vorkommt, wird Siliciumcarbid überwiegend synthetisch hergestellt.

Hohe Festigkeit

Carborundum ist ein extrem hartes und chemikalienbeständiges Material (9 auf der Mohs-Skala). Er bietet eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und behält seine Festigkeit auch bei höheren Temperaturen, was ihn zu einem unschätzbaren Rohstoff für Keramik und Industrieprodukte wie Ofenauskleidungen, feuerfeste Ziegel und Verbundrohre für Dampfreformierungsverfahren macht. Außerdem dient Karborund als Schleifmittel für Schleifscheiben, zur Herstellung von Schmirgelpapier und Schuhsohlen; auch in Raketendüsen wird es verwendet.

Edward Goodrich Acheson entdeckte Siliziumkarbid zufällig, als er 1891 versuchte, künstliche Diamanten zu synthetisieren, indem er einen elektrischen Strom durch eine Tonmischung mit einem Kohlenstoffstab leitete. Stattdessen kristallisierte jedoch nicht Diamant, sondern Karborund, eine Legierung aus Silizium und Aluminium, die als Karborund bekannt ist und als keramisches Material weite Verbreitung fand - zuerst synthetisiert von Moissan, aber Acheson führte die Produktion ein.

Sic carborundum gibt es sowohl in seiner kristallinen Form, die gemeinhin als schwarzes Pulver bezeichnet wird, als auch in seiner grünen, körnigen Form, die als grünes Karborundum bekannt ist. Beide Versionen werden in großem Umfang als Bestandteil vieler Schleifmittel sowie als Teil von feuerfesten Materialien zur Auskleidung von Tunnelöfen, als Schleifmittel zum Sandstrahlen von Glas- und Granitoberflächen, zum Polieren von Steingutoberflächen, zum Sandstrahlen von Glasfliesen und Steingutoberflächen und als Bestandteil vieler anderer Schleifmittel verwendet; außerdem ist er ein wichtiger Bestandteil von feuerfesten Materialien für die Herstellung von täglichem Porzellan, von Kunstkeramik und von elektrischem Niederspannungsporzellan.

Niedrige Dichte

Sic-Karborund, gemeinhin als Siliciumcarbid (SiC) bezeichnet, ist eine der einzigen wichtigen Anwendungen für Siliciumcarbide als keramische Werkstoffe. SiC kann extremen Temperaturen standhalten, ohne unter Druck zu brechen, und bleibt dabei chemisch inert und äußerst langlebig.

SiC ist ein Polymorph mit mehreren Kristallstrukturen, die eine tetraedrische Koordination zwischen Silizium- und Kohlenstoffatomen aufweisen, wobei die kubische Zinkblende (b-SiC) die bekannteste ist. Sowohl diese als auch die hexagonale Wurtzitstruktur werden kommerziell als Formen des Materials verwendet.

Carborundum wurde von dem amerikanischen Erfinder Edward Goodrich Acheson entdeckt, als er 1891 versuchte, Diamanten künstlich herzustellen. Als er mit einem Kohlenstoffstab als Elektrode elektrischen Strom durch Ton und Kokspulver leitete, bildeten sich harte grüne Kristalle. Dabei handelte es sich keineswegs um Diamanten, sondern um eine unbekannte Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff, die Acheson schließlich Karborundum (sprich: Carbo-luh-duhm) nannte.

Im späten neunzehnten Jahrhundert wurde Aluminiumoxid in großem Umfang industriell als Schleifmittel eingesetzt. In jüngerer Zeit wurde seine chemische Zusammensetzung jedoch synthetisiert und in langlebige Keramikprodukte integriert.

RBSC-Verbundwerkstoffe werden durch Schmelzinfiltration verdichteter Mischungen aus SiC und freiem Kohlenstoff hergestellt, die bei hohen Temperaturen gesintert wurden. Dabei werden traditionell organische Harze verwendet, die anschließend einer Pyrolyse unterzogen werden - ein umweltschädlicher Prozess, bei dem erhebliche Mengen an Restsilizium anfallen. Bei den RBSC-Produkten von Elkem wird tetraedrisches b-SiC mit geringem Restgehalt verwendet, wodurch die Pyrolyse überflüssig wird und gleichzeitig der Restgehalt an Silizium minimiert wird.

Chemisch inert

Siliziumkarbid (SiC) ist ein keramisches Material mit bemerkenswerten Eigenschaften, das sich durch leichte Härte, chemische Inertheit und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet - Eigenschaften, die es zu einem beliebten Material für Anwendungen gemacht haben, die eine lange Lebensdauer erfordern, wie Schleifmittel oder Bremsbeläge. SiC kann auch für Anwendungen im Bereich Wärmemanagement/Heizelemente/Strukturmaterialien verwendet werden.

Edward Acheson synthetisierte Karborund erstmals 1891, als er versuchte, künstliche Diamanten herzustellen. Er erhitzte eine Mischung aus Ton und pulverisiertem Steinkohlenkoks in einer Eisenschale mit einer gewöhnlichen Kohlebogenlampe als Elektrode und erzeugte blau-grüne Kristalle, die er nach ihrer Ähnlichkeit mit dem Mineral Korund Karborund nannte.

SiC ist für seine überragende Wärmestabilität und Wärmeleitfähigkeit bekannt, wodurch es sich gut für Umgebungen mit hohen Temperaturen eignet. Außerdem ist es ein nicht reaktives Metall, das gegenüber den meisten Chemikalien außer Laugen und Säuren inert ist. Große Einkristalle können sogar mit der Lely-Methode gezüchtet werden, um Edelsteine zu bilden, die allgemein als Moissanit bekannt sind.

SiC wird auch häufig zu künstlichen feuerfesten Keramikfasern verarbeitet, die in Reibungsprodukten und elektronischen Geräten verwendet werden. Das Einatmen von Siliziumdioxidstaub ist zwar ungiftig, kann aber bei Versuchstieren nachweislich den Verlauf der Lungentuberkulose verändern und zu einer ausgedehnten Fibrose und einem Fortschreiten der Krankheit führen.

Korrosionsbeständig

Sic-Karborund hat sich in rauen chemischen Umgebungen als äußerst korrosionsbeständig erwiesen und eignet sich daher besonders für Bauteile, die häufig chemisch gewaschen oder mechanisch bearbeitet werden. Diese Eigenschaft macht SIC-Karborund zur idealen Wahl, wenn es diesen rauen Umgebungen ausgesetzt ist.

Die Entwicklung detaillierter Modelle des Korrosionsverhaltens erfordert die Kenntnis spezifischer Wechselwirkungen wie chemischer Reaktionen, Stofftransportmechanismen sowie Oberflächen- und Mikrostrukturmorphologien - leider sind diese Informationen für industriell hergestellte Werkstoffe nicht immer ohne weiteres verfügbar.

Edward G. Acheson war der erste, der 1891 erfolgreich Siliziumkarbid herstellte, als er eine Mischung aus Ton und Kokspulver in einer Eisenschüssel erhitzte und dabei handelsübliche Kohleelektroden als Stromquelle verwendete. Die dabei entstehenden hellgrünen Kristalle nannte Acheson “Carborundum”, da ihr Aussehen der in der Natur vorkommenden Mineralform des Korunds ähnelte. Da Siliziumkarbid hart und haltbar ist, machte Acheson es schnell zu einem Industriestandard als Schleifmittel.

Die extreme Härte macht dieses Material auch zu einer hervorragenden Wahl für Pumpen, die abrasive Flüssigkeiten wie Rohöl, Wasser und chemisch behandelte Chemikalien fördern. Darüber hinaus wird es in Kraftwerken verwendet, um verschiedene Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen und Drücken zu verarbeiten und dabei die Vorteile seiner thermischen Stabilität, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu nutzen.