Kiselkarbid

Kiselkarbid är ett mångsidigt syntetiskt material med många användningsområden. Det fungerar som ett viktigt slipmedel i modern lapidarisk industri, liksom i andra industriella applikationer som slipskivor och skärverktyg. Dessutom har kiselkarbid också många användningsområden som keramiskt material.

Halvledare med breda bandgap som tål höga spänningar har blivit en viktig komponent i elfordon (EV). För att kunna arbeta vid sådana temperaturer och strömnivåer krävs stora kraftelektroniksystem som kräver långa driftperioder med temperaturer på upp till 150°C och strömmar på upp till 10A.

Den är slipande

Kiselkarbid (SiC) har använts i stor utsträckning sedan 1893. SiC, som framställs genom sintring av krossad kiselsand med finmalt kol i en elektrisk ugn vid höga temperaturer, har en åtta på Mohs skala och var det hårdaste kända syntetiska materialet fram till 1929 då borkarbid uppfanns. Andra fördelar med SiC är dess låga termiska expansionshastighet, goda beständighet mot kemiska reaktioner och deoxiderande egenskaper vid ståltillverkning.

Slipmedel av karborundum är ett av de mest använda och mångsidiga industriella slipmedlen och finns i olika varianter och storlekar beroende på användningsbehov. Dopning med kväve eller fosfor kan skapa en halvledare av n-typ medan dopning med aluminium, gallium, bor eller beryllium resulterar i halvledare av p-typ.

Studier tyder på att partiklar och fibrer av kiselkarbid kan bidra till fibrotiska lungsjukdomar trots utbredd användning. Studier visar att detta samband beror på exponeringens längd och samtidig exponering för t.ex. tobaksrök, adsorberade kolväten och kristallin kiseldioxid. Långvarig exponering kan öka deras toxiska potential genom att leda till ansamling av ferruginösa kroppar och fibrösa röntgenbilder av bröstkorgen. Experiment har också visat att när slipmedel av kiseldioxid eller karborundum infördes i djurlungor gav de liknande symtom som ses hos kolgruvearbetare som upplever progressiv massiv fibros eller arbetare som utsätts för asbestexponering.

Det är ett bränsle

Kiselkarbid är en inert förening som består av kisel och kol och som har en extremt hård Mohs-hårdhetsgrad på 9, näst efter diamant när det gäller hårdhetsskala. På grund av denna höga hårdhetsgrad och brottegenskaper som förbättrar motståndskraften mot termisk chock har kiselkarbid blivit ett oumbärligt material i slipskivor, slippapper och slipprodukter samt i själva slipskivorna. Dessutom har kiselkarbid låg termisk expansionskoefficient och kemiska reaktioner hämmas av den; dessutom kan den dopas med kväve eller fosfordopad aluminium-boron och gallium för dopningsändamål för att göra halvledarversioner av p-typ eller dopas med kväve eller fosfor för att bli en halvledare av n-typ.

Aluminiumoxidpulver, granulat eller sintrade fibrer används i stor utsträckning inom många industriella applikationer och finns som pulver, granulat eller sintrade fibrer. Granulat kan användas som skärande och slipande slipmedel medan sintrade fibrer kan formas till eldfasta keramiska material för värme- och isoleringstillämpningar. Tack vare sin höga temperaturtolerans och sin hållfasthet mot elektriska fält är det ett attraktivt ersättningsmaterial för kisel i högeffektiva elektronikapplikationer.

Slipmedlet karborundum har använts inom tillverkningsindustrin i mer än hundra år. Som en yrkesrisk har studier visat att exponering för dess partikelform kan leda till fibrotisk lungsjukdom som liknar exponering för krokidolitasbest. Tyvärr gör dess förmåga att orsaka resistenta andningssjukdomar att det är svårt att eliminera det från arbetsplatsmiljöer, men ny forskning tyder på att fibrer kan rensas bort mer effektivt när de andas in som en kontinuerlig ström snarare än som dammpartiklar.

Det är ett smyckesmaterial

Kiselkarbid är en kemisk förening bestående av kisel och kol som uppvisar extrem hårdhet på Mohs skala, med en Mohs hårdhetspoäng på 9. Dess korrosionsskyddande och antioxidativa egenskaper gör den också lämplig som ett alternativ till diamant. Kiselkarbid är mer kostnadseffektivt och mindre ömtåligt och har ett högt brytningsindex som gör det populärt som smyckesmaterial.

Kiselkarbid som säljs kommersiellt framställs vanligtvis syntetiskt genom elektrokemisk reaktion mellan kiseldioxid och kol vid hög temperatur, vilket ger starka bindningar mellan kolatomer och kiselatomer i dess kristallgitter som i sig är starka bindningar mellan kolatomer och kiselatomer som bildar starka tetraeder med stark vidhäftning vid rumstemperatur, vilket resulterar i utmärkt hållfasthet vid hög temperatur, låg termisk expansionskoefficient och motståndskraft mot organiska och oorganiska syror, alkalier och salter (med undantag för fluorvätesyra).

Kiselkarbid, med sin kombination av hållbarhet och skönhet, har blivit ett alltmer populärt alternativ till diamantförlovningsringar tack vare sin säkra bärbarhet, giftfrihet och allergivänlighet. Dessutom erbjuder kiselkarbid mer hållbara produktionsprocesser jämfört med diamantbrytning; dess briljans konkurrerar med dess diamantmotsvarighet till en betydligt lägre kostnad.

Det är en halvledare

Kiselkarbid (SiC) är en halvledare med extremt brett bandgap som kan arbeta vid högre temperaturer, spänningar och frekvenser än de flesta halvledare - detta gör den till en lämplig ersättning för kisel i högpresterande applikationer som kraftelektronik. SiC:s breda bandgap gör att den kan klara höga spänningar utan att förlora i effektivitet eller växlingsförluster; dessutom bidrar den till att minska värmeutvecklingen i IGBT:er och bipolära transistorer genom att förhindra värmeutveckling under växlingsprocesser.

Kiselkarbid (SiC) är en syntetiskt framställd förening av kisel och kol som sedan slutet av 1800-talet har använts som slipmaterial, t.ex. i sandpapper, slipskivor, skärverktyg, eldfasta material och keramik.

Kiselkarbid förekommer naturligt som det sällsynta mineralet moissanit, men sedan 1893 har massproduktion som pulver och stora enkristaller genom sintring möjliggjort en utbredd produktion som pulver för applikationer som bilbromsar, kopplingar, skottsäkra västkeramikplattor, samt extrem hårdhet och korrosionsbeständighet gör kiselkarbid till ett attraktivt materialval för industriell keramik.

Kiselkarbid fungerar i sitt ursprungliga tillstånd som en elektrisk isolator, men med kontrollerad tillsats av föroreningar (dopämnen) som bor- och aluminiumatomer kan den omvandlas till en halvledare av N-typ, medan dopämnen som innehåller kväve eller fosfor skapar halvledare av P-typ. Vilken typ av dopningsmedel som väljs avgör hur bra keramiken leder vid olika temperaturer.