Karbid křemíku, také známý jako karborundum, je sloučenina křemíku a uhlíku. Tato chemická sloučenina je složkou minerálu moissanit. Přirozeně se vyskytující forma karbidu křemíku je pojmenována po doktoru Ferdinandu Henri Moissanovi, francouzském lékárníkovi. Moissanit se typicky vyskytuje v nepatrných množstvích v meteoritech, kimberlitu a korundu. Takto se vyrábí většina komerčních karbidů křemíku. Ačkoli přirozeně se vyskytující karbid křemíku je těžké najít na Zemi, je ve vesmíru hojný.

Variace karbidu křemíku

Produkty z karbidu křemíku se vyrábějí ve čtyřech formách pro použití v komerčních strojírenských aplikacích. Tyto zahrnují

Slinutý karbid křemíku (SSiC)

Reakčně vázaný karbid křemíku (RBSiC nebo SiSiC)

Karbid křemíku vázaný nitridem (NSiC)

Rekrystalizovaný karbid křemíku (RSiC)

Další varianty pojiva zahrnují karbid křemíku vázaný SIALON. Existuje také CVD karbid křemíku (CVD-SiC), což je extrémně čistá forma sloučeniny vyrobené chemickou depozicí par.

Aby bylo možné slinovat karbid křemíku, je nutné přidat pomocné slinovací přísady, které pomáhají vytvořit kapalnou fázi při teplotě spékání, což umožňuje spojení zrn karbidu křemíku.

Klíčové vlastnosti karbidu křemíku

Vysoká tepelná vodivost a nízký koeficient tepelné roztažnosti. Tato kombinace vlastností poskytuje výjimečnou odolnost proti tepelným šokům, díky čemuž je keramika z karbidu křemíku užitečná v celé řadě průmyslových odvětví. Je to také polovodič a díky svým elektrickým vlastnostem je vhodný pro širokou škálu aplikací. Je také známý pro svou extrémní tvrdost a odolnost proti korozi.

Aplikace karbidu křemíku

Karbid křemíku lze použít v celé řadě průmyslových odvětví.

Díky své fyzické tvrdosti je vhodný pro abrazivní obráběcí procesy, jako je broušení, honování, pískování a řezání vodním paprskem.

Schopnost karbidu křemíku odolávat extrémně vysokým teplotám bez praskání nebo deformace se využívá při výrobě keramických brzdových kotoučů pro sportovní vozy. Používá se také jako pancéřový materiál v neprůstřelných vestách a jako materiál těsnicích kroužků pro hřídelové ucpávky čerpadel, kde často běží při vysokých rychlostech v kontaktu s těsněním z karbidu křemíku. Vysoká tepelná vodivost karbidu křemíku, který je schopen odvádět třecí teplo generované třecím rozhraním, je významnou výhodou v těchto aplikacích.

Vzhledem k vysoké povrchové tvrdosti materiálu se používá v mnoha strojírenských aplikacích, kde je vyžadována vysoká úroveň odolnosti proti skluzu, erozivnímu a koroznímu opotřebení. Typicky se to týká součástí používaných v čerpadlech nebo ventilech v aplikacích na ropných polích, kde by konvenční kovové součásti vykazovaly nadměrné opotřebení vedoucí k rychlému selhání.

Díky výjimečným elektrickým vlastnostem této sloučeniny jako polovodiče je ideální pro výrobu ultrarychlých a vysokonapěťových světelných diod, MOSFETů a tyristorů pro vysokovýkonové spínání.

Díky nízkému koeficientu tepelné roztažnosti, tvrdosti, tuhosti a tepelné vodivosti je ideální pro zrcadla astronomických dalekohledů. Pyrometrie tenkých vláken je optická technika, která používá vlákna z karbidu křemíku k měření teploty plynů.

Používá se také v topných tělesech, které musí odolávat extrémně vysokým teplotám. Používá se také k zajištění strukturální podpory ve vysokoteplotních plynem chlazených jaderných reaktorech.