Szilícium-karbid öntvények

A szilícium-karbid egy olyan adalékanyag, amelyet az olvadt vas elektromos kemencékben történő olvasztásához használnak. A szilícium-karbid hozzáadása csökkenti az öntöttvas öntvényekben előforduló „fehér száj” jelenséget, miközben javítja a grafit morfológiáját és növeli az eutektikus klaszterek számát a grafitszerkezetben.

A szilícium-karbid (SiC) és a grafit tégelyek kiválóan alkalmasak nagy hőmérsékletű alkalmazásokhoz, azonban a különböző feladatokra való alkalmasságuk tekintetében eltérhetnek egymástól. Az optimális tégelymegoldás megtalálásához vegye figyelembe az összes releváns szempontot.

Üreges magok

A szilícium-karbid – amelyet általában karborundum néven emlegetnek – egy kemény szintetikus anyag, amelynek Mohs-keménysége 9, így a jelenleg elérhető legkeményebb ipari anyagok közé tartozik. Kivételes kopásállósággal, vegyi ellenállással, hővezető képességgel, valamint az oxidációval és a szélsőséges hőmérsékletekkel szembeni ellenállással rendelkezik – ezek azok a tulajdonságok, amelyek megkülönböztetik a gyémánttól.

A GE technológiája lehetővé teszi olyan kiváló minőségű magok előállítását, amelyeket alacsony hőmérsékletű szénhéjjal lehet bevonni, így különféle tulajdonságokkal rendelkező kompozit részecskék állíthatók elő, amelyek költséghatékony, ugyanakkor robusztus megoldásokat kínálnak a tűzálló anyagoktól a kerámia alkatrészekig terjedő alkalmazási területeken.

A SEM- és TEM-felvételek azt mutatták, hogy a mikrogömbök morfológiája az intenzív magnéziotermiás reakció után is megmaradt, ami bizonyítja ezt a rendkívüli eredményt. Üreges szerkezetüknek köszönhetően ezek a mikrogömbök rendkívül könnyűek.

A mag-héj szerkezetű C-SiC részecskék infravörös spektruma hasonló volt a hidrogénnel kezelt szénéhez, és nem szolgáltatott információt a SiC polimorfjairól. A 3600–3000 cm⁻¹ közötti széles sávokat a víz- és alkoholcsoportokhoz kapcsolódó O–H nyújtási rezgéseknek tulajdonították, míg a 2910 cm⁻¹-es sáv az alifás alkilláncokra jellemző nyújtási rezgéseket tartalmazta; a fennmaradó sávok pedig – amint azt a Raman-spektroszkópia is alátámasztotta – amorf szénanyagokra utaltak, különösen a 1447 és 1596 cm⁻¹-nél található két sáv, amelyek egy amorf szénminta D és G arányaihoz kapcsolódtak.

Nagy szilárdságú

A szilícium-karbid (SiC) egy sűrű, nem-oxid jellegű kerámia, amely kiváló szilárdságmegtartással és magas hőmérsékleten is kiváló oxidációs ellenállással rendelkezik; természetes formában moissanit ásványként fordul elő, de 1893 óta tömegesen gyártják csiszolóanyagként. Az SiC az ismert legkeményebb anyagok közé tartozik.

A SiC hozzáadható az öntőmasszákhoz a teljesítményük javítása érdekében. Öntöttvashoz keverve a SiC hozzáadása csökkenti a fehérödéses öntvények arányát, miközben növeli a grafit-csírázási központok és -csomók számát; emellett megerősíti és megkeményíti az öntöttvas öntvények mechanikai tulajdonságait.

A tűzálló öntőanyagot széles körben használják hulladékégetőkben, nagyolvasztókban, cementkemencék előkemencéiben/előkemence-hűtőiben, valamint egyéb hőkezelő berendezésekben és kemencékben. Előállításához szilícium-karbid port kevernek antracitokkal, grafitokkal stb., valamint egyéb tűzálló nyersanyagokkal, kötőanyagokkal és adalékanyagokkal, így képezve ki az öntőanyagot.

A SiC öntésekor a szuszpenziók kémiai összetételét és pH-értékét gondosan optimalizálni kell a sűrű anyag előállítása érdekében. A szuszpenzióknak legalább 65% szilárd térfogatarányt kell tartalmazniuk, ideális esetben 8,5-ös pH-érték mellett, hogy a csúszóöntési folyamat során ne oldódjon fel a SiC – ezek a paraméterek elengedhetetlenek a végső öntvény magas szilárdságához, keménységéhez, hőmérsékleti sokkállóságához és jó hővezető képességéhez. Ezen felül kompatibilis szuszpenziókra van szükség, hogy azok szürkeöntvényekkel együtt is önthetők legyenek.

Gyors szinterelés

A szilícium-karbid szintereléséhez kiváló minőségű nyersanyagokra van szükség, amelyek jelentős feldolgozási zsugorodást mutatnak, de a reaktív szinterelési technológia alkalmazásával ez megváltozott. Most már nagy és összetett munkadarabok is gyorsan előállíthatók, csupán csekély feldolgozási zsugorodási problémákkal; ezáltal jelentősen csökkenthető a gyártási idő olyan termékek esetében, mint a kemencebélések, a magas hőmérsékletű égőalkatrészek, a tűzálló rögzítők és a szilícium-karbid tégelyek.

A kerámia-szuszpenziót fémből, üvegből, műanyagból vagy viaszból készült formákba öntik, hogy a kívánt munkadarab-formákat kialakítsák. A formákba öntés után rezgési erőket – például pulzáló elektromos áramot és ultrahangos rezgéseket – alkalmaznak rá, hogy a szilícium-karbid szemcséket rendkívül sűrű szuszpenzióvá tömörítsék, ami megnöveli a szuszpenzió elméleti sűrűségét, és így javítja a szinterelési folyamatokat.

Miután a szuszpenzió elérte a kívánt alakot, nyomás, rezgés és elektromos áram alkalmazásával hevítés útján szinterezik. A hevítést fluoritból készült olvadt fürdőben végzik, amely forráspont elérése nélkül is képes elérni a szinterelési hőmérsékletet, és elektromos vezetőképességet biztosít.

Miután a szuszpenziót előszinterelték, azt egy tégelybe töltik, majd enyhe, állandó nyomás alatt dugattyús fedéllel lezárják, mielőtt egy olyan reaktorba helyezik, amely nyomás, rezgés és elektromos áram segítségével képes a szinterelésre.

Pontosság

A szilícium-karbidot már régóta elismerik tartós csiszolóanyagként, amelyet olyan sokrétű területeken alkalmaznak, mint a megmunkálás, a tűzálló anyagok és a kerámia. Ezen felül a szilícium-karbid öntéssel vagy formázással is előállítható, így olyan alkatrészek gyártására alkalmas, amelyekre szükség van a repülőgépekben, gépjárművekben vagy ipari gépekben található, magas hőmérsékletnek kitett, kopásálló rendszerekben.

Az LSFerroalloy az ügyfelei szigorú követelményeinek megfelelő, egyedi öntési szolgáltatásokat nyújt. A tervezéstől a műszaki kidolgozáson át a gyártásig elkötelezett munkatársaink szoros együttműködésben dolgoznak Önnel, hogy kizárólag a legmagasabb minőségű szilícium-karbid öntvényeket állítsák elő.

A monolit szilícium-karbid turbinarotor kialakításához a szilícium-karbid-részecskék bimodális eloszlását tartalmazó szilícium-karbid-szuszpenziót és vízzel keverhető, kikeményedő gyantát öntenek a kívánt alakú gipszformába. A formából való kivétel és a szilárdságnövelő hőkezelés céljából sósavban való áztatás után az öntvényt ismét megfelelő hőmérsékletre kell melegíteni a szilícium-karbid újrakristályosítása érdekében, miközben a vízben oldódó gyantamátrixban jelen lévő szén elnyomásra kerül.

Az ezzel az eljárással előállított szilícium-karbid rendkívül kemény, strapabíró és sűrű; alacsony tágulási együtthatóval és hőállósággal rendelkezik. Ennek köszönhetően ez az anyag ideális nagynyomású alkalmazásokhoz, például kohászati nyersanyagok olvasztásához olvasztótégelyekben. Ezenkívül a szilícium-karbid hozzáadása javíthatja a grafit morfológiáját, miközben egyidejűleg növeli az eutektikus csoportok arányát a képlékeny vagy szürke öntvényben, és csökkenti a fehér száj kialakulását az öntvénytermékekben.