Piikarbidi, joka tunnetaan myös nimellä carborundum, on pii-hiiliyhdiste. Tämä kemiallinen yhdiste on kivennäismoissaniitin ainesosa. Piikarbidin luonnossa esiintyvä muoto on nimetty ranskalaisen farmaseutin tohtori Ferdinand Henri Moissanin mukaan. Moissaniittia löytyy tyypillisesti pieninä määrinä meteoriiteissa, kimberliitissä ja korundissa. Näin valmistetaan useimmat kaupalliset piikarbidit. Vaikka luonnossa esiintyvää piikarbidia on vaikea löytää maapallolta, sitä on runsaasti avaruudessa.

Piikarbidin muunnelmia

Piikarbidituotteita valmistetaan neljässä muodossa käytettäväksi kaupallisissa suunnittelusovelluksissa. Nämä sisältävät

Sintrattu piikarbidi (SSiC)

Reaktiosidottu piikarbidi (RBSiC tai SiSiC)

Nitridisidottu piikarbidi (NSiC)

Uudelleenkiteytetty piikarbidi (RSiC)

Muita sidoksen muunnelmia ovat SIALON-sidottu piikarbidi. On myös CVD-piikarbidia (CVD-SiC), joka on erittäin puhdas muoto yhdisteestä, joka on tuotettu kemiallisella höyrypinnoituksella.

Piikarbidin sintraamiseksi on tarpeen lisätä sintrausapuaineita, jotka auttavat muodostamaan nestefaasin sintrauslämpötilassa, jolloin piikarbidirakeet voivat sitoutua toisiinsa.

Piikarbidin tärkeimmät ominaisuudet

Korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin. Tämä ominaisuuksien yhdistelmä tarjoaa poikkeuksellisen lämpöiskun kestävyyden, mikä tekee piikarbidikeramiikasta hyödyllistä useilla eri aloilla. Se on myös puolijohde ja sen sähköiset ominaisuudet tekevät siitä sopivan monenlaisiin sovelluksiin. Se tunnetaan myös äärimmäisestä kovuudestaan ​​ja korroosionkestävyydestään.

Piikarbidin sovellukset

Piikarbidia voidaan käyttää useilla eri aloilla.

Sen fyysinen kovuus tekee siitä sopivan hiomiseen, hiontaan, hiekkapuhallukseen ja vesisuihkuleikkaukseen.

Piikarbidin kykyä kestää äärimmäisen korkeita lämpötiloja halkeilematta tai muodonmuutosta hyödynnetään urheiluautojen keraamisten jarrulevyjen valmistuksessa. Sitä käytetään myös panssarimateriaalina luodinkestävissä liiveissä ja tiivisterengasmateriaalina pumpun akselitiivisteissä, joissa se käy usein suurilla nopeuksilla kosketuksissa piikarbiditiivisteeseen. Piikarbidin korkea lämmönjohtavuus, joka pystyy poistamaan hankausrajapinnan tuottaman kitkalämmön, on merkittävä etu näissä sovelluksissa.

Materiaalin korkean pintakovuuden ansiosta sitä käytetään monissa teknisissä sovelluksissa, joissa vaaditaan korkeaa liuku-, eroosio- ja syöpymiskestävyyttä. Tyypillisesti tämä koskee komponentteja, joita käytetään pumpuissa tai venttiileissä öljykenttäsovelluksissa, joissa tavanomaiset metalliosat kuluisivat liikaa, mikä johtaisi nopeaan vikaan.

Yhdisteen poikkeukselliset sähköiset ominaisuudet puolijohteena tekevät siitä ihanteellisen ultranopeiden ja suurjännitteisten valodiodien, MOSFET:ien ja tyristorien valmistukseen suuren tehon kytkemiseen.

Sen alhainen lämpölaajenemiskerroin, kovuus, jäykkyys ja lämmönjohtavuus tekevät siitä ihanteellisen tähtitieteellisiin teleskooppipeileihin. Ohutfilamenttipyrometria on optinen tekniikka, joka käyttää piikarbidifilamentteja kaasujen lämpötilan mittaamiseen.

Sitä käytetään myös lämmityselementeissä, joiden on kestettävä erittäin korkeita lämpötiloja. Sitä käytetään myös rakenteellisena tukena korkean lämpötilan kaasujäähdytteisissä ydinreaktoreissa.