Što je silicijev karbid?
Ugljik i silicij spajaju se u silicijev karbid ili SiC. To je materijal u nastajanju koji se koristi u poluvodičkim uređajima koji je tvrdi poluvodički kristalni materijal. Zbog svojih posebnih svojstava ima brojne namjene. Pennsylvanac Edward Acheson otkrio je silicijev karbid 1891. godine. On je među najznačajnijim keramičkim materijalima koji se koriste u industriji. Bio je neophodan za industrijsku revoluciju, a i danas se široko koristi u strukturnoj keramici, aditivima za čelik i abrazivima.
Kemijska svojstva silicijevog karbida – SiC
Kristali silicijevog karbida tvore gusto zbijenu strukturu s kovalentnim vezama između njih. Atomi su organizirani tako da tvore dva primarna koordinacijska tetraedra, gdje je središnji atom Si i C povezan s četiri atoma ugljika i četiri atoma silicija. Polarne strukture nastaju slaganjem ovih tetraedara i njihovim spajanjem kroz njihove kutove.
Politipi su polarne strukture sastavljene od naslaganih tetraedarskih jedinica povezanih svojim kutovima.
Visoka kemijska otpornost: Zbog svoje jake kemijske otpornosti, silicijev karbid nije lako nagrizati korozivnim plinovima, kiselinama ili alkalijama. Može se koristiti u neprijateljskim kemijskim okruženjima zbog svojih svojstava.
Dobra otpornost na oksidaciju: silicijev karbid je koristan u primjenama gdje je izloženost visokim temperaturama i oksidacija faktor zbog svoje visoke otpornosti na oksidaciju, što mu omogućuje da podnosi visoke temperature bez značajne degradacije.
Inertan: Silicijev karbid ne reagira lako s drugim kemikalijama zbog svoje kemijske inertnosti. Koristan je u primjenama koje zahtijevaju stabilne i ne-reaktivne materijale zbog svojih značajki.
Širokopojasni procjep: razlika u energiji između valentnog i vodljivog pojasa u materijalu naziva se široki razmak u silicijskom karbidu. Zbog ovog svojstva, silicijev karbid može pokazati vrhunske kvalitete električne izolacije na povišenim temperaturama, što ga čini prikladnim za upotrebu u elektroničkim uređajima velike-napajanja i visoke{2}}temperature.
Karakteristike poluvodiča: Poluvodički materijal s posebnim električnim svojstvima je silicijev karbid. Prisutni su njegova visoka pokretljivost elektrona, visoka toplinska vodljivost i visok intenzitet probojnog električnog polja. Zbog ovih karakteristika prikladan je za visoko{2}}frekventne i energetske elektronike.
Sinteza i čistoća: naftni koks i-kvarcni pijesak visoke čistoće obično se koriste u sintezi silicijevog karbida. U industrijama u kojima na performanse mogu utjecati čak i najmanji kontaminanti, čistoća silicijevog karbida je ključna.
Primjena silicij karbida
1. Energetska elektronika: Zbog svoje visoke toplinske vodljivosti, jakog probojnog električnog polja i radnih karakteristika na visokim temperaturama, silicijev karbid se često koristi u ovoj industriji. Pretvarači snage, pretvarači, motorni pogoni i visoko{2}}naponski istosmjerni-istosmjerni pretvarači samo su neke od njegovih upotreba.
2. Automobilska industrija: Budući da silicijev karbid može izdržati visoke temperature i napone, postaje sve popularniji u automobilskom sektoru. Koristi se u pogonskim pretvaračima, punjačima baterija i energetskoj elektronici za električna vozila (EV). U usporedbi s konvencionalnim komponentama-na bazi silicija, komponente-na bazi silicij karbida mogu povećati učinkovitost, smanjiti veličinu i težinu.
3. Zrakoplovstvo i obrana: silicijev karbid nalazi primjenu u ovim poljima gdje su neophodni visoki zahtjevi za snagom i temperaturom. Koristi se u radarskim sustavima, visoko-temperaturnim senzorima i zrakoplovnim energetskim sustavima.
4. Industrijsko grijanje i peći: Silicijev karbid se može koristiti za izradu grijaćih elemenata, peći i namještaja za peći u keramičkoj, staklenoj, metalurškoj i drugim industrijama zbog svoje visoke toplinske vodljivosti i izuzetne otpornosti na toplinski udar.
5. Abrazivna obrada: silicijev karbid se može koristiti u raznim postupcima abrazivne obrade zbog svoje tvrdoće i abrazivnih svojstava. Koristi se za brusni papir, pjeskarenje, alate za rezanje i brusne ploče.
6. Vatrostalni materijali: silicijev karbid je dobar izbor za vatrostalne primjene zbog svoje visoke točke taljenja i kemijske stabilnosti. Koristi se u visoko{2}}temperaturnim operacijama za proizvodnju lonaca, namještaja za peći i vatrostalnih obloga.
7. Obrada vode: Filtriranje i pročišćavanje koriste se membrane od silicij karbida, koje su vrlo izdržljive i otporne na kemikalije.
8. Aditivi i premazi: Za poboljšanje kvalitete različitih materijala, može se dodati silicijev karbid kao aditiv. U automobilskim primjenama koristi se kao dodatak ulju za niže harmonike, zagađivače i trenje. Također se koristi u premazima za pružanje otpornosti na habanje i koroziju.
Proces proizvodnje silicijevog karbida
Sirovine: Minerali koji sadrže ugljik kao što su silicijev pijesak, petrol koks ili katranska smola primarne su sirovine koje se koriste u proizvodnji silicijevog karbida. Ovi materijali su pažljivo odabrani i tretirani kako bi se osigurala maksimalna čistoća i postojanost.
Miješanje i oblikovanje: Pomiješajte ugljične sastojke i silikatni pijesak u potrebnim količinama. Smjesa se zatim oblikuje različitim metodama, uključujući prešanje, ekstruziju ili granulaciju, u traženi oblik, kao što su blokovi, ploče ili prah.
Reakcija i sinteza: Achesonove ili otporne peći obično se koriste za proces visoko{0}}temperaturne reakcije kroz koji prolazi nastala kombinacija. U ovoj tehnici, silicij karbid nastaje kada ugljični elementi i silicij dioksid međusobno djeluju kroz reakciju karbotermalne redukcije. Kako bi se zajamčila odgovarajuća kristalna struktura i čistoća silicij karbida, temperatura se pažljivo regulira tijekom egzotermne reakcije.
Drobljenje i mljevenje: silicijev karbid se drobi i melje u potrebnu veličinu čestica nakon hlađenja iz reakcijskog procesa. Ova je faza ključna za osiguravanje da gotov proizvod ima odgovarajuće kvalitete i da je ujednačen.
Pročišćavanje i rafiniranje: Mogu se provesti daljnji postupci pročišćavanja i rafiniranja, ovisno o primjeni, kako bi se uklonile nečistoće i poboljšala kvaliteta silicijevog karbida. Procesi poput ispiranja kiselinom, kemijske obrade i toplinske obrade primjeri su ovih faza.
Oblikovanje i završna obrada: korištenjem metoda koje uključuju rezanje, brušenje, poliranje i jetkanje, čisti silicijev karbid može se dalje obraditi i oblikovati u različite oblike, uključujući pločice, vlakna ili komponente. Ovi su procesi ključni za dobivanje željenih dimenzija konačnog proizvoda, završne obrade površine i opće kvalitete.
Popularni tagovi: silicij-karbid sic visokokvalitetna proizvodnja, Kina silicij-karbid sic visokokvalitetna proizvodnja proizvođači, dobavljači, tvornica, Ferro silicij za izgradnju, Ferro silicij za kontrolu kvalitete, Ferro silicij za lemljenje, Ferro silicij za probne naredbe, Ferro silicij za zavarivanje, Specifikacija silicija fero
