Kiselkarbidblandning

Kiselkarbid (SiC) är en exceptionellt hård, syntetiskt framställd kristallin förening av kisel och kol. SiC, som också kallas karborundum, finns naturligt som moissanitmineral men massproduktionen inleddes 1893.

SiC används vanligtvis som en elektrisk isolator men kan omvandlas till en halvledare när den dopas med bor-, aluminium- eller galliumatomer.

Hårdhet

Kiselkarbid (SiC) är en hård, syntetiskt framställd kristallin förening av kisel och kol som har blivit en av hörnstenarna i industriell keramik sedan den upptäcktes av pennsylvaniern Edward Acheson 1891. SiC, som vanligen kallas karborundum, har länge använts i skärverktyg, skärbrädor, eldfasta infodringar, halvledartillverkning samt många andra industriella användningsområden på grund av sina utmärkta termiska och mekaniska egenskaper.

Den imponerande hårdheten kan härledas till dess unika kristallstruktur: den består av tätt packade tetraedriska strukturer av Si- och kolatomer som hålls samman av starka kovalenta bindningar i ett ordnat 3-dimensionellt kristallgitter och uppnår en häpnadsväckande hårdhetsgrad på 9,5 på Mohs skala - vilket till och med överträffar diamantens!

Kiselkarbid sticker ut bland hårda material genom att ha en hög brottseghet på 6,8 MPa m0,5, vilket visar dess förmåga att motstå sprickbildning under stress. Dessutom visar dess böjhållfasthet på 490 MPa att materialet är både styvt och hållbart.

Dopnings-, legerings- och ytbehandlingstekniker kan öka hårdheten hos kiselkarbidföreningar med upp till 30 %. Metoder för fysisk sprayning eller kemisk ångdeposition kan användas för att deponera lager av metaller eller polymerer på ytan för bättre slitstyrka och smörjförmåga.

Termisk konduktivitet

Kiselkarbidens kristallina struktur gör den till en isolator, vilket gör den mycket värmeledande och idealisk för applikationer som kräver kylning. Dess snabba värmeavledningshastighet gör det till ett idealiskt material för att snabbt sprida värme effektivt - perfekt för applikationer där snabb spridning av värme är nödvändig, t.ex. luftkonditioneringssystem. Dessutom gör kiselkarbidens kemiska inertitet och korrosionsbeständighet att det förblir stabilt under extrema förhållanden.

Kiselkarbid är ett av de vanligaste keramiska materialen inom industrin. Tack vare sin hårdhet och hållbarhet används det ofta i verktyg som används för skärande eller slipande bearbetning, skottsäkra västar, bromsskivor för bilar och åskskydd samt i moderna lapidariska tillämpningar.

SiC upptäcktes först av Edward Acheson från Pennsylvania 1891 och är fortfarande ett av de främsta industriella keramiska materialen tack vare sina enastående termiska och mekaniska egenskaper. Tack vare sin robusta sammansättning är SiC ett utmärkt val i miljöer som utsätts för extrema temperaturer eller spänningar.

Acheson använde en elektrisk ljusbågsugn för att kombinera ren kiselsand och kol i pulveriserad koksform som bränsle för att tillverka kiselkarbid och upptäckte dess överlägsna egenskaper jämfört med aluminiumoxid som redan då hade använts i stor utsträckning som slipmaterial. Hans process ledde till moderna tillverkningsmetoder för slipmedel och skärverktyg som efterliknar hans process.

Motståndskraft mot slitage

Keramiska rör av kiselkarbid överträffar rör av legerat stål, rör av gjuten sten och keramiska kompositrör av aluminiumoxid när det gäller hållbarhet, vilket ger utmärkt motståndskraft mot nötning, slag, erosion och kemisk korrosion samt syra- och alkalibeständighet.

Mohs hårdhet > 9), kemisk inertitet, låg värmeutvidgning, motståndskraft mot termisk chock, oxidationsbeständighet och hög hållfasthet vid höga temperaturer gör borosilikatglas till ett idealiskt material för många applikationer. Det används bl.a. som eldfast infodring i industriugnar och pumpar, skärverktyg, slipskivor/sandpapper samt som halvledande substrat för lysdioder (LED).

Nitridbunden kiselkarbid visade sig ha överlägsna prestanda bland alla material som utvärderades i denna studie, med ett index för slitstyrka mot abrasivt slitage som var mycket högre under alla markförhållanden än för borstål eller stål som är resistenta mot abrasivt slitage, till och med bättre än F-61 padding weld i lätt jord som innehåller lösa sandkorn.

Nötning och glidande nötning är en av de främsta orsakerna till skador på utrustning och rörledningar. Sådana skador kräver ofta kostsam stilleståndstid, reparationer och reservdelar - vilket leder till betydande kostnader för stilleståndstid, reparationer och komponentbyten. En bra lösning på detta problem är SCProbond WRC: en lättspacklad slitmassa som motstår glidande nötning i tuffa industriella miljöer samtidigt som den är lättspacklad vid applicering - se den officiella applikationsvideon här!

Slipande egenskaper

Kiselkarbidens exceptionella hårdhet, slitstyrka och kemiska stabilitet gör den till ett utmärkt slipmaterial. CARBOREX används för bearbetning av metaller, sten, keramik och eldfasta material samt för polering och etsning och tillverkar olika kornstorlekar och pulverformer för att tillgodose olika industriella tillämpningar.

Kiselkarbid (SiC) är en konstgjord förening som består av kisel och kol och som finns naturligt i mineralet moissanit. SiC är ett av de hårdaste, slitstarkaste, icke-oxidiska högteknologiska eldfasta materialen som används idag, med utmärkta antiabrasiva egenskaper som gör det ovärderligt i moderna tekniska applikationer.

Sandpapper, slipskivor, slipband, slipklossar och slipskivor av kiselkarbid används ofta för kapning, sågning, läppning och polering av stenar som används i skärverktyg samt inom metallurgi och eldfast industri. Deras utmärkta värmeledningsförmåga gör att de behåller sin styrka vid förhöjda temperaturer.

Achesonprocessen är den industriella metod som föredras för framställning av kiselkarbid och består av upphettning av en blandning av lera, petroleumkoks och sågspån i en elektrisk motståndsugn tills ett råblock av kiselkarbid bildas, varefter krossning, tvättning med syra/alkalilösningar, magnetisk separation och siktning kan bearbeta det ytterligare för att ge produkter med olika partikelstorlekar. Acheson-metoden, som är relativt enkel och ekonomisk till sin konstruktion, var den enda industriella metoden för bulkproduktion av SiC fram till mitten av 1950-talet.