De unika egenskaperna hos kiselkarbid (SIC)

Kiselkarbid (SIC) är ett ovanligt material med unika egenskaper jämfört med de andra WBG-medlemmarna.

Dessa egenskaper gör SiC till ett attraktivt materialval för värmeelement i industriugnar som används i högtemperaturapplikationer som värmebehandling av metall, glas- och keramiktillverkning, tillverkning av metallurgimaskiner och halvledartillverkning.

Motståndskraft mot höga temperaturer

Kiselkarbid (SiC) är en extremt hård och tät syntetisk kristallin förening av kisel och kol (SiC). SiC massproducerades först som eldfast material i slutet av 1800-talet för användning som slipmaterial och blev allmänt känt under 1930-talet när det användes som slitstarka delar på pumpar och raketmotorer; idag används det också i högtemperaturugnar, eldfasta foder, halvledande substrat för ljusemitterande dioder samt slitstarka delar på pumpar och raketmotorer - bland annat!

Sic värmeelement är konstruerade för miljöer upp till 1000degC. När de arbetar vid dessa temperaturer kan ytan oxidera på grund av syre i miljön; oxidationshastigheten beror på både temperatur och atmosfär, där högre temperaturer leder till snabbare oxidationshastigheter. När oxideringen är slutförd sker omkristallisering, vilket minskar motståndet genom att minska kopplingspunkterna mellan större korn, vilket minskar motståndsnivåerna och i sin tur minskar motståndselementets motstånd.

Tack vare sin förmåga att motstå höga temperaturer och tuffa miljöer har SiC-värmeelement av SCR-typ fått stor användning inom en rad olika värmebehandlings- och metallbearbetningsindustrier. Vanliga tillämpningar för SCR-värmeelement är i värmebehandlingsugnar för processer som glödgning, anlöpning, uppkolning samt keramik- och glastillverkning i ugnar; deras hållbara hållbarhet gör dem också utmärkta för att hantera smält glas effektivt i laboratoriemiljöer för experiment eller forskningsprojekt med höga temperaturer.

Hög hållfasthet

SiC är känt för att ha större hårdhet än Si, vilket gör att det kan motstå större påfrestningar utan deformation eller brott, samt högre böj- och draghållfasthet än Si. Dessutom ger SiC utmärkt kemisk resistens mot syror, alkalier och lösningsmedel jämfört med sin motsvarighet i Si.

SIc-elementens låga expansionskoefficient, höga nötningsbeständighet och styvhet gör dem till det perfekta valet för värmebehandlingsugnar. Sic-element används i processer som glödgning, anlöpning och uppkolning som kräver exakt uppvärmning för att uppnå specifika metallurgiska egenskaper i det behandlade materialet.

Försiktighet måste iakttas vid val av element som är konstruerade och installerade i fientliga och korrosiva miljöer, särskilt standardelement av EREMA-stångtyp som kan skadas av flyktiga kemikalier som genereras under uppvärmningsprocesser, på grund av oxidation av SiC-strukturer som orsakar resistansökningar och förkortar den förväntade livslängden.

TKK har utformat sitt element av SE-typ specifikt för att klara aggressiva miljöer, med specialbeläggning i hela SiC-strukturen istället för bara på ytan - vilket sparar tid och pengar genom att eliminera produktionsförluster på grund av att skadade delar måste ersättas med dessa element.

Låg värmeledningsförmåga

Materialens värmeledningsförmåga, som mäter deras förmåga att överföra värme genom molekylär omrörning och kontakt, varierar beroende på både temperatur och struktur. Bra värmeledare är material som lätt flyttar värme från punkt till punkt, t.ex. metaller och vissa keramer; dåliga ledare fungerar som isolatorer som bromsar värmeöverföringen. När dess värmeledningsförmåga ökar, ökar också energiöverföringen - men hög värmeledningsförmåga kräver starka material med stabila strukturer.

Grafit har en exceptionellt låg värmeledningsförmåga samtidigt som den är tillräckligt tålig för att klara höga temperaturer och kemisk exponering. Dess låga värmeutvidgning gör den dessutom lämplig för miljöer med korrosiva gaser eller där det är viktigt att upprätthålla kraven på maximal elementtemperatur (MET).

Thermic Edge erbjuder ett urval av standardgrafitelement belagda med kiselkarbid som är lämpliga för syre- och högvakuummiljöer upp till 1400degC. Deras kraftben är skyddade från potentiella interaktioner mellan kol och elektrisk ström genom att vara belagda med kiselkarbid för att skydda dem mot heta zoner, vilket ger isolering mot potentiella reaktioner mellan kol och den elektriska strömmen.

EREMA sic-element är välkända för sin hållbarhet och tillförlitlighet, vilket gör dem till den perfekta lösningen för användning i applikationer som glastillverkning, petrokemisk industri pulvermetallurgi pulvermetallurgi och miljötester. Deras höga temperaturkapacitet säkerställer att önskade temperaturer alltid kan uppnås och bibehållas under hela applikationen.

Hög motståndskraft mot korrosion

SiC är ett material med anmärkningsvärd hårdhet och styvhet, kombinerat med utmärkta termiska egenskaper som gör det till ett utmärkt material för elektriska komponenter med lång livslängd. Dess låga utvidgningskoefficient och förmåga att motstå plötsliga temperaturförändringar gör det dessutom särskilt lämpligt för användning i högtemperaturmiljöer, t.ex. vid metallbearbetning, keramiska sintringsprocesser eller tillverkning av glas- och halvledarmaterial.

Eftersom det bibehåller både sin struktur och sina termiska egenskaper i närvaro av korrosiva gaser, stärks korrosionsbeständigheten ytterligare, vilket gör det till det perfekta materialvalet för element som används i industrier som omfattar omsmältningsindustrier för aluminium, omvärmningsugnar för stål, blötläggningsgropar samt miljöer som innehåller metallföreningar i rökgasmiljöer.

Kiselkarbid har ett brett drifttemperaturområde och varje kiselkarbidelement, t.ex. SC-, H-, DM- och SCR-typerna, har konstruerats för specifika industriella krav. Från jämn värmedistribution i stora industriugnar med element av SC-typ till exakt temperaturkontroll under avancerade tillverkningsprocesser med element av H-typ; dessa element är byggda för mångsidighet och lång livslängd.

SiC-element med GC- eller SCR-typbeteckning används ofta i avfallsförbränningsapplikationer på grund av deras motståndskraft mot oxidation, korrosion och termisk chock samt deras exceptionella hållbarhet och prestanda. De kräver mycket lite underhåll eller utbyte över tid på grund av sin hållbarhet och goda prestanda.