Siliziumkarbid in Bauteilen, die Korrosion und Erosion beherrschen

Siliziumkarbid ist eines der härtesten Materialien, die je geschaffen wurden, und eignet sich daher ideal für Bauteile, die Korrosion, Abrieb und Erosion widerstehen müssen.

SiC wird durch reaktionsgebundene Verfahren hergestellt, bei denen pulverförmiges Silizium und Kohlenstoff mit Weichmachern gemischt und dann zu Vorformen geformt werden, bevor sie abgebrannt werden. Große Einkristalle können auch durch Aufdampfen für fortschrittliche elektronische Anwendungen hergestellt werden.

Siliziumkarbid

Siliciumcarbid, besser bekannt unter seiner chemischen Formel SiC, ist eine außergewöhnlich harte, synthetisch hergestellte kristalline Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff. Siliziumkarbid ist seit dem späten 19. Jahrhundert ein unverzichtbarer Werkstoff in Schleifmitteln für Schleifscheiben und Schneidwerkzeuge; heute hat sich seine Verwendung jedoch über diese traditionellen Anwendungen hinaus auf feuerfeste Auskleidungen, Ofenheizelemente, verschleißfeste Teile für Pumpen und Raketentriebwerke sowie Halbleitersubstrate ausgedehnt.

Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften mit großer Bandlücke eignet sich Siliziumkarbid gut für die Leistungselektronik, wo seine hocheffizienten Bauelemente Spannungs- und Stromverluste verringern, den thermischen Wirkungsgrad verbessern und Größe und Gewicht von Komponenten wie Motorantrieben/Ladesystemen reduzieren können. Die Hersteller von Elektrofahrzeugen (EV) haben erkannt, dass Siliziumkarbid-Komponenten in ihre neuesten Produkte integriert werden, um effizientere Antriebsstränge, höhere Leistung und eine größere Batteriereichweite zu erzielen.

Innovationen bei der Herstellung von Siliziumkarbid-Wafern machen die Verwendung von Siliziumkarbid für Automobilhersteller kosteneffizienter und tragen dazu bei, die Einführung von Elektrofahrzeugen (EV) zu beschleunigen und gleichzeitig die weltweiten Bemühungen um die Senkung von Emissionen und die Förderung nachhaltiger Transportlösungen zu unterstützen.

Washington Mills bietet CARBOREX(r) Siliziumkarbidkörner und -pulver in verschiedenen chemischen Zusammensetzungen und Größen an, um die Anforderungen vieler Industriezweige zu erfüllen. Setzen Sie sich jetzt mit uns in Verbindung, um alle Möglichkeiten für Ihre Anwendungen zu erkunden!

Kugelsichere Rüstung

Siliziumkarbidplatten sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen Härte, ihres geringen Gewichts und ihrer Fähigkeit, mehrere Bedrohungen abzuwehren, zu unverzichtbaren Bestandteilen moderner Schutzkleidung und gepanzerter Fahrzeuge geworden. Sie sind nicht nur äußerst widerstandsfähig gegen Abrieb, Chemikalien, Hitze und Korrosion - Fortschritte in der Materialwissenschaft könnten sie bald noch vielseitiger machen!

Wissenschaftler der Texas A&M University, der Rutgers University und der Johns Hopkins University haben herausgefunden, dass die Zugabe geringer Mengen von Silizium zu Borkarbid - dem wichtigsten Material für Schutzwesten - dessen Zähigkeit und Absorptionsfähigkeit gegenüber Kugeln und Splittern deutlich erhöht. Ihre Ergebnisse wurden in der Oktoberausgabe von Science Advances veröffentlicht.

Wissenschaftler entwickeln Siliziumkarbid-Panzerungen, indem sie reinen Quarzsand und fein gemahlenen Koks zu einer Mischung vermischen und diese dann bei hohen Temperaturen in einem gemauerten elektrischen Widerstandsofen erhitzen, bis die Materialien miteinander verschmelzen und einen Keramikblock mit kugelsicheren Eigenschaften bilden.

Nach der Herstellung wird die Keramik mit Hilfe von Schleif-, Schneid- und Poliertechniken in Form gebracht, bevor sie strengen Testprotokollen unterzogen wird - z. B. werden verschiedene Munitionstypen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verschossen -, um ihre ballistische Leistung zu bewerten und festzustellen, ob sie den Normen des National Institute of Justice (NIJ) für die Zertifizierung von Körperschutzwesten entspricht. Nach der Zertifizierung durch das NIJ können Soldaten an der Front Schutzwesten verwenden, die sie vor tödlichen Geschossen und Schrapnellen schützen.

Halbleiter

Siliziumkarbid ist ein äußerst robustes Halbleitermaterial, das aufgrund seiner großen Bandlücke, die den Elektronen einen ungehinderten Durchgang zwischen den Valenz- und Leitungsbändern ermöglicht, bei viel höheren Spannungen und Frequenzen arbeiten kann als viele andere Halbleitermaterialien.

Siliciumcarbid wird als feines Pulver hergestellt, das unter Hitzeeinwirkung mit Kohlenstoff gesintert werden kann, um sehr harte Keramiken herzustellen, wie sie z. B. in kugelsicheren Westen zu finden sind, für die erhöhte Anforderungen an die Haltbarkeit gelten. Siliciumcarbid kann auch in großen Einkristallformen hergestellt werden, die als Moissanit-Edelsteine für die Verwendung als Schmucksteine bekannt sind.

Elkem betreibt eine hochmoderne Anlage für die Verarbeitung von Siliziumkarbid für verschiedene Anwendungen. Unter der Marke Elkem Processing Services (EPS) ist diese Anlage auf kundenspezifische SiC-Mischprodukte spezialisiert, die speziell für Leistungselektronikgeräte zugeschnitten sind, und produziert 6-Zoll-Wafer aus Siliziumkarbid, die für die Herstellung von Leistungshalbleitern entscheidend sind. Darüber hinaus bietet das Team von Elkem einen außergewöhnlichen Kundendienst, technische Unterstützung und Beratung bei der Produktentwicklung, um seine Kunden erfolgreich zu machen, indem es ihnen nur SiC von höchster Qualität für ihre Anwendungen liefert.

Automobilindustrie

Siliziumkarbid, gemeinhin als Carborundum bezeichnet, ist eine moderne Keramik, die sich ähnlich wie Diamant verhält. Es zählt zu den leichtesten, härtesten und stärksten Werkstoffen mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit und Säurebeständigkeit; Erosions-, Abrieb- und Reibungsverschleißfestigkeit stehen denen von Stahl, Wolframkarbid oder anderen Hartmetallen in nichts nach; der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient und der hohe Elastizitätsmodul sorgen für eine hervorragende Dimensionsstabilität, die Siliciumcarbid für Anwendungen geeignet macht, bei denen physikalischer Verschleiß eine Rolle spielt; zu den geeigneten Komponenten gehören Sprühdüsen/Strahldüsen sowie Zyklonkomponenten, bei denen physikalischer Verschleiß eine wichtige Rolle spielt.

Siliziumkarbid hat sich in letzter Zeit als unverzichtbares Material für Elektrofahrzeuge und andere kohlenstofffreundliche Energiesysteme erwiesen. Eine kürzlich von Roland Berger durchgeführte Studie prognostiziert ein erhebliches Nachfragewachstum, da die Leistungselektronik zu 800-V-Systemen übergeht, um die Effizienz und Leistung zu verbessern sowie kompakte und leichte Fahrzeuge zu konstruieren.

Die Erstausrüster (OEM) in den Vereinigten Staaten haben sich zunehmend für Siliziumkarbid-Chips zur Verwendung in ihren Elektrofahrzeugen entschieden, da diese bei höheren Temperaturen betrieben werden können und weniger Kühlung benötigen, was zu effizienteren Antriebssträngen mit längeren Reichweiten für Elektrofahrzeuge führt.