Silicijev karbid, poznat i kao karborundum, spoj je silicij-ugljik. Ovaj kemijski spoj je sastavni dio minerala moissanita. Prirodni oblik silicijevog karbida nazvan je po dr. Ferdinandu Henriju Moissanu, francuskom farmaceutu. Moissanite se obično nalazi u malim količinama u meteoritima, kimberlitu i korundu. Ovako se proizvodi većina komercijalnih silicij karbida. Iako je prirodni silicij karbid teško pronaći na Zemlji, u svemiru ga ima u izobilju.
Varijacije silicij karbida
Proizvodi od silicij karbida proizvode se u četiri oblika za upotrebu u komercijalnim inženjerskim aplikacijama. To uključuje
Sinterirani silicijev karbid (SSiC)
Reakcijski vezani silicijev karbid (RBSiC ili SiSiC)
Silicij karbid vezan nitridom (NSiC)
Rekristalizirani silicijev karbid (RSiC)
Druge varijante veze uključuju SIALON spojeni silicij karbid. Postoji i CVD silicij karbid (CVD-SiC), koji je izuzetno čisti oblik spoja proizveden kemijskim taloženjem iz pare.
Kako bi se sinterirao silicij karbid, potrebno je dodati pomoćna sredstva za sinterovanje koja pomažu u stvaranju tekuće faze na temperaturi sinteriranja, omogućujući zrncima silicij karbida da se međusobno povežu.
Ključna svojstva silicijevog karbida
Visoka toplinska vodljivost i nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Ova kombinacija svojstava pruža iznimnu otpornost na toplinske udare, čineći keramiku od silicij karbida korisnom u širokom rasponu industrija. Također je poluvodič i njegova električna svojstva čine ga pogodnim za širok raspon primjena. Također je poznat po svojoj ekstremnoj tvrdoći i otpornosti na koroziju.
Primjena silicij karbida
Silicijev karbid može se koristiti u širokom rasponu industrija.
Njegova fizička tvrdoća čini ga pogodnim za abrazivne procese obrade kao što su brušenje, honanje, pjeskarenje i rezanje vodenim mlazom.
Sposobnost silicijevog karbida da izdrži ekstremno visoke temperature bez pucanja ili deformiranja koristi se u proizvodnji keramičkih kočionih diskova za sportske automobile. Također se koristi kao oklopni materijal u pancirnim prslucima i kao materijal za brtveni prsten za brtve osovine pumpe, gdje se često kreće pri velikim brzinama u kontaktu sa brtvom od silicij karbida. Visoka toplinska vodljivost silicijevog karbida, koji može raspršiti toplinu uslijed trenja koju stvara trljanje, značajna je prednost u ovim primjenama.
Zbog visoke površinske tvrdoće materijala, koristi se u mnogim inženjerskim primjenama gdje su potrebne visoke razine otpornosti na klizno, erozivno i korozivno trošenje. Obično se to odnosi na komponente koje se koriste u pumpama ili ventilima u primjenama na naftnim poljima, gdje bi konvencionalne metalne komponente pokazivale prekomjerne stope trošenja što bi dovelo do brzog kvara.
Iznimna električna svojstva spoja kao poluvodiča čine ga idealnim za proizvodnju ultrabrzih i visokonaponskih svjetlosnih dioda, MOSFET-ova i tiristora za prebacivanje velike snage.
Njegov nizak koeficijent toplinskog širenja, tvrdoća, krutost i toplinska vodljivost čine ga idealnim za zrcala astronomskih teleskopa. Pirometrija s tankom niti je optička tehnika koja koristi niti od silicij karbida za mjerenje temperature plinova.
Također se koristi u grijaćim tijelima koja moraju izdržati ekstremno visoke temperature. Također se koristi za pružanje strukturne potpore u visokotemperaturnim plinom hlađenim nuklearnim reaktorima.
