Mullista alasi sintratulla piikarbidilla

Piikarbidi (SiC) on yksi kovimmista ja kevyimmistä edistyneistä keraamisista materiaaleista, ja se tarjoaa erinomaisen korroosionkestävyyden äärimmäisissä lämpötiloissa.

SiC:tä valmistetaan teollisesti erilaisilla menetelmillä, kuten paineettomalla sintrauksella ja reaktiosintrauksella. Erittäin puhtaat raaka-aineet auttavat optimoimaan näitä prosesseja ja tuottavat erinomaisen mikrorakenteen, joka parantaa mekaanisia ominaisuuksia, kuten taivutuslujuutta ja murtolujuutta.

Korkean lämpötilan sovellukset

Sintrattu piikarbidi on ihanteellinen materiaali, joka kestää korkeita lämpötiloja ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä autoteollisuuden tuotantoympäristöissä, ja sitä käytetään laajalti moottorin osien valmistuksessa ja jarrujärjestelmien asennuksessa sekä puolijohdevalmistajien käyttämissä piikiekkojen kuljetusalustoissa ja lämpökäsittelylaitteissa.

Kovuus, lujuus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys tekevät tästä materiaalista ihanteellisen tiivistepintoihin korkean suorituskyvyn pumppujen osissa. Lisäksi sen poikkeuksellinen lämpöshokkikestävyys tekee siitä sopivan vaativiin olosuhteisiin, joissa lämpötila vaihtelee usein.

SSiC valmistetaan puristamalla ja sittemmin sintraamalla piikarbidijauhetta, jolloin muodostuu tiheä keraaminen materiaali. Sen tiheys on suurempi kuin reaktiosidotun piikarbidin (RBSiC), ja sillä on RBSiC:hen verrattuna parempi murtolujuus, Youngin moduuli, taivutuslujuus ja lämmönjohtavuus; lisäksi se kestää erinomaisesti hapettumista ja korroosiota ja sillä on erinomaiset lämmönjohtavuusominaisuudet; se on kemiallisesti inertti, mutta erittäin kestävä kulutusta ja iskuvaurioita vastaan.

Erittäin lujat sovellukset

Sintrattu piikarbidi on laajalti käytössä teollisuudessa sen erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ansiosta. Tämä materiaali kestää suuria paineita ilman, että sen ominaisuudet heikkenevät, sekä laajaa lämpötila-aluetta – sillä on erinomainen lämpöstabiilisuus ja iskunkestävyys.

Reaktiosidottu piikarbidi (RBSC) valmistetaan tunkeuttamalla sulan piin huokoisiin hiili- tai grafiittiesimuotteihin tunkeutumistekniikoita käyttäen, jolloin ennalta syntetisoitua piijauhetta ei tarvita ja tuotantokustannukset laskevat merkittävästi. Valitettavasti tämä piikarbidimuoto on kuitenkin lujuudeltaan ja kovuudeltaan heikompi kuin SSiC, ja sen huokoisuus on suurempi, minkä vuoksi se läpäisee kaasuja ja nesteitä.

Blasch ULTRONin reaktiosintrattu piikarbidi (RS-SiC) tarjoaa huikean, yli 300 MPa:n taivutuslujuuden huoneenlämmössä, ja sitä voidaan valmistaa erilaisilla menetelmillä, kuten valulla, kuivapuristuksella, suulakepuristuksella ja isostaattisella puristuksella. Erittäin puhdas RS-SiC-materiaalimme on erittäin hienorakeista ja huokoisuudeltaan vähäistä, mikä takaa paremman mekaanisen kestävyyden – tämä puolestaan parantaa kulutuksen- ja rasituskestävyyttä.

Suorituskykyiset sovellukset

Sintrattu piikarbidi erottuu edukseen lujuudellaan, kovuudellaan ja korroosionkestävyydellään, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa. Materiaali kestää korkeita lämpötiloja ja hankausta, mikä takaa erinomaisen kulutuskestävyyden vaativissa olosuhteissa, ja tekee siitä ihanteellisen valinnan raskaaseen käyttöön vaativissa olosuhteissa.

Koska sen lämpöshokkikestävyys mahdollistaa sen, että se kestää nopeita lämpötilan muutoksia teollisuusympäristöissä, sen erinomainen lämpöshokkikestävyys mahdollistaa nopeiden lämpötilan muutosten kestävyyden sen erinomaisen lämmönjohtavuuden ja alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ansiosta, jotka auttavat minimoimaan paikalliset jännitykset ja mittamuutokset.

Morganin korkealaatuista sintrattua piikarbidia voidaan valmistaa reaktiosintrauksella (RSiC) ja paineettomalla sintrauksella (PSiC). Käytetyn raaka-aineen puhtaus vaikuttaa siihen, miten jauhe reagoi sintrauksen aikana, mukaan lukien tiivistymisnopeudet, raekasvunopeus ja yleinen laatu. Korkeamman puhtausasteen materiaalien valinta lyhentää sintrausaikaa, mikä lisää tuotantoa, alentaa tuotantokustannuksia ja vähentää huoltokustannuksia osien elinkaaren aikana. Korkeamman puhtausasteen raaka-aineiden valinta parantaa myös mekaanisia ominaisuuksia, kuten taivutusmurtolujuutta, mikä lisää kantokykyä ja vähentää huoltokustannuksia osien elinkaaren aikana. Tuloksena on tiheärakenteisia tuotteita, jotka voidaan valmistaa alhaisissa prosessilämpötiloissa ja joilla on hyvät muovausominaisuudet, mikä mahdollistaa poikkeuksellisen tiiviit rakenteet ja erinomaiset muovausominaisuudet sekä puhtauden, joka mahdollistaa poikkeuksellisen tiiviit rakenteet alhaisissa prosessilämpötiloissa, mikä lisää saantoa ja alhaisempia tuotantokustannuksia sekä suurempaa saantoa.

Kustannustehokkaat sovellukset

Piikarbidi on poikkeuksellisen sitkeä keraaminen materiaali, jolla on erinomaiset kovuus-, lämpöstabiilisuus- ja kemiallinen kestävyysominaisuudet, minkä ansiosta se soveltuu vaativiin teollisiin sovelluksiin, kuten mekaanisiin tiivisteisiin, uunien sisustukseen ja panssarilevyihin. Valitettavasti sen erinomaiset ominaisuudet voivat kuitenkin heikentyä dramaattisesti tuotannossa käytettävien raaka-aineiden epäpuhtauksien vuoksi, jotka heikentävät mikrorakenteita, huonontavat mekaanisia ominaisuuksia ja vähentävät lämpöshokkikestävyyttä.

Piikarbidin sintraus edellyttää jauheen sekoittamista ei-oksidipohjaisten sintrauslisäaineiden kanssa ja sen kuumentamista 2000–2600 celsiusasteeseen inertti- tai tyhjiöolosuhteissa; tätä prosessia kutsutaan reaktiosintrausksi tai RBSC:ksi.

Korkeissa lämpötiloissa jauhehiukkaset muodostavat tiiviin rakenteen korkean lämpötilan sintrauksen avulla. Niiden tetraedrinen koordinaatio antaa materiaalille suuren vetolujuuden ja kestävyyden äärimmäisissä lämpötiloissa, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää vaativissa olosuhteissa, kuten happojen, emästen ja erilaisten syövyttävien kemikaalien parissa; tämä tekee siitä suositun valinnan esimerkiksi hiekkapuhallukseen, hiontaan ja vesileikkaukseen.