Siliziumkarbid, auch Karborund genannt, ist eine Silizium-Kohlenstoff-Verbindung. Diese chemische Verbindung ist Bestandteil des Minerals Moissanit. Die natürlich vorkommende Form von Siliziumkarbid ist nach dem französischen Apotheker Dr. Ferdinand Henri Moissan benannt. Moissanit kommt typischerweise in winzigen Mengen in Meteoriten, Kimberlit und Korund vor. So wird das meiste kommerzielle Siliziumkarbid hergestellt. Obwohl natürlich vorkommendes Siliziumkarbid auf der Erde schwer zu finden ist, ist es im Weltraum reichlich vorhanden.
Variationen von Siliziumkarbid
Siliziumkarbid-Produkte werden in vier Formen für den Einsatz in kommerziellen technischen Anwendungen hergestellt. Diese beinhalten
Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC)
Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid (RBSiC oder SiSiC)
Nitridgebundenes Siliziumkarbid (NSiC)
Rekristallisiertes Siliziumkarbid (RSiC)
Andere Variationen der Bindung umfassen SIALON-gebundenes Siliziumkarbid. Es gibt auch CVD-Siliziumkarbid (CVD-SiC), eine extrem reine Form der Verbindung, die durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellt wird.
Um Siliziumkarbid zu sintern, ist es notwendig, Sinterhilfsmittel hinzuzufügen, die dabei helfen, bei der Sintertemperatur eine flüssige Phase zu bilden, wodurch sich die Siliziumkarbidkörner aneinander binden können.
Haupteigenschaften von Siliziumkarbid
Hohe Wärmeleitfähigkeit und niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient. Diese Kombination von Eigenschaften bietet eine außergewöhnliche Temperaturwechselbeständigkeit, wodurch Siliziumkarbid-Keramiken in einer Vielzahl von Branchen nützlich sind. Es ist auch ein Halbleiter und aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Es ist auch für seine extreme Härte und Korrosionsbeständigkeit bekannt.
Anwendungen von Siliziumkarbid
Siliziumkarbid kann in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden.
Aufgrund seiner physikalischen Härte eignet es sich für abrasive Bearbeitungsverfahren wie Schleifen, Honen, Sandstrahlen und Wasserstrahlschneiden.
Die Fähigkeit von Siliziumkarbid, extrem hohen Temperaturen standzuhalten, ohne zu reißen oder sich zu verformen, wird bei der Herstellung von keramischen Bremsscheiben für Sportwagen genutzt. Es wird auch als Panzerungsmaterial in kugelsicheren Westen und als Dichtungsringmaterial für Pumpenwellendichtungen verwendet, wo es oft mit hohen Geschwindigkeiten in Kontakt mit einer Siliziumkarbiddichtung läuft. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid, die in der Lage ist, die durch eine reibende Grenzfläche erzeugte Reibungswärme abzuleiten, ist ein wesentlicher Vorteil bei diesen Anwendungen.
Aufgrund der hohen Oberflächenhärte des Materials wird es in vielen technischen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Beständigkeit gegen gleitenden, erosiven und korrosiven Verschleiß erforderlich ist. Typischerweise gilt dies für Komponenten, die in Pumpen oder Ventilen in Ölfeldanwendungen verwendet werden, wo herkömmliche Metallkomponenten übermäßige Verschleißraten aufweisen würden, die zu einem schnellen Ausfall führen würden.
Die außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften der Verbindung als Halbleiter machen sie ideal für die Herstellung von ultraschnellen und Hochspannungs-Leuchtdioden, MOSFETs und Thyristoren für Hochleistungsschaltungen.
Sein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, seine Härte, Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit machen es ideal für astronomische Teleskopspiegel. Die Dünnfadenpyrometrie ist eine optische Technik, die Siliziumkarbidfäden verwendet, um die Temperatur von Gasen zu messen.
Es wird auch in Heizelementen verwendet, die extrem hohen Temperaturen standhalten müssen. Es wird auch zur strukturellen Unterstützung in gasgekühlten Hochtemperatur-Kernreaktoren verwendet.
