Το καρβίδιο του πυριτίου, επίσης γνωστό ως carborundum, είναι μια ένωση πυριτίου-άνθρακα. Αυτή η χημική ένωση είναι συστατικό του ορυκτού moissanite. Η φυσική μορφή του καρβιδίου του πυριτίου πήρε το όνομά της από τον Δρ Ferdinand Henri Moissan, έναν Γάλλο φαρμακοποιό. Ο Μωισσανίτης βρίσκεται συνήθως σε ελάχιστες ποσότητες σε μετεωρίτες, κιμπερλίτη και κορούνδιο. Έτσι παρασκευάζεται το καρβίδιο του πυριτίου στο εμπόριο. Αν και το φυσικό καρβίδιο του πυριτίου είναι δύσκολο να βρεθεί στη Γη, είναι άφθονο στο διάστημα.

Παραλλαγές καρβιδίου του πυριτίου

Τα προϊόντα καρβιδίου του πυριτίου κατασκευάζονται σε τέσσερις μορφές για χρήση σε εμπορικές εφαρμογές μηχανικής. Αυτά περιλαμβάνουν

Συντηγμένο καρβίδιο πυριτίου (SSiC)

Καρβίδιο του πυριτίου με δεσμό αντίδρασης (RBSiC ή SiSiC)

Καρβίδιο του πυριτίου δεσμευμένο με νιτρίδιο (NSiC)

Ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου (RSiC)

Άλλες παραλλαγές του δεσμού περιλαμβάνουν καρβίδιο πυριτίου κολλημένο με SIALON. Υπάρχει επίσης το καρβίδιο του πυριτίου CVD (CVD-SiC), το οποίο είναι μια εξαιρετικά καθαρή μορφή της ένωσης που παράγεται από χημική εναπόθεση ατμών.

Για τη σύντηξη του καρβιδίου του πυριτίου, είναι απαραίτητο να προστεθούν βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης που βοηθούν στο σχηματισμό υγρής φάσης στη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, επιτρέποντας στους κόκκους του καρβιδίου του πυριτίου να συνδεθούν μεταξύ τους.

Βασικές ιδιότητες του καρβιδίου του πυριτίου

Υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής. Αυτός ο συνδυασμός ιδιοτήτων παρέχει εξαιρετική αντοχή στο θερμικό σοκ, καθιστώντας τα κεραμικά καρβιδίου πυριτίου χρήσιμα σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών. Είναι επίσης ημιαγωγός και οι ηλεκτρικές του ιδιότητες το καθιστούν κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Είναι επίσης γνωστό για την εξαιρετική του σκληρότητα και αντοχή στη διάβρωση.

Εφαρμογές καρβιδίου του πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών.

Η φυσική του σκληρότητα το καθιστά κατάλληλο για λειαντικές διεργασίες κατεργασίας όπως λείανση, λείανση, αμμοβολή και κοπή υδροβολής.

Η ικανότητα του καρβιδίου πυριτίου να αντέχει σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες χωρίς ρωγμές ή παραμόρφωση χρησιμοποιείται στην κατασκευή κεραμικών δίσκων φρένων για σπορ αυτοκίνητα. Χρησιμοποιείται επίσης ως υλικό θωράκισης σε αλεξίσφαιρα γιλέκα και ως υλικό στεγανοποιητικού δακτυλίου για στεγανοποιήσεις άξονα αντλιών, όπου συχνά λειτουργεί σε υψηλές ταχύτητες σε επαφή με στεγανοποιητικό καρβίδιο πυριτίου. Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα του καρβιδίου του πυριτίου, η οποία είναι σε θέση να διαχέει τη θερμότητα τριβής που παράγεται από μια διεπαφή τριβής, είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε αυτές τις εφαρμογές.

Λόγω της υψηλής επιφανειακής σκληρότητας του υλικού, χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές μηχανικής όπου απαιτούνται υψηλά επίπεδα αντοχής στην ολίσθηση, τη διάβρωση και τη διαβρωτική φθορά. Συνήθως, αυτό ισχύει για εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε αντλίες ή βαλβίδες σε εφαρμογές κοιτασμάτων πετρελαίου, όπου τα συμβατικά μεταλλικά εξαρτήματα θα παρουσιάζουν υπερβολικούς ρυθμούς φθοράς που οδηγούν σε γρήγορη αστοχία.

Οι εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες της ένωσης ως ημιαγωγού το καθιστούν ιδανικό για την κατασκευή υπερταχέων και υψηλής τάσης διόδων εκπομπής φωτός, MOSFET και θυρίστορ για μεταγωγή υψηλής ισχύος.

Ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής, σκληρότητας, ακαμψίας και θερμικής αγωγιμότητας το καθιστούν ιδανικό για αστρονομικά τηλεσκοπικά κάτοπτρα. Η πυρομετρία λεπτού νήματος είναι μια οπτική τεχνική που χρησιμοποιεί νήματα καρβιδίου του πυριτίου για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των αερίων.

Χρησιμοποιείται επίσης σε θερμαντικά στοιχεία που πρέπει να αντέχουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιείται επίσης για την παροχή δομικής υποστήριξης σε πυρηνικούς αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας αερόψυκτους.