A szilícium-karbid, más néven karborundum, egy szilícium-szén vegyület. Ez a kémiai vegyület a moissanit ásványi anyag összetevője. A szilícium-karbid természetben előforduló formáját Dr. Ferdinand Henri Moissan francia gyógyszerészről nevezték el. A moissanit általában kis mennyiségben megtalálható meteoritokban, kimberlitben és korundban. Így készül a legtöbb kereskedelmi forgalomban lévő szilícium-karbid. Bár a természetben előforduló szilícium-karbidot nehéz megtalálni a Földön, az űrben bővelkedik.
A szilícium-karbid változatai
A szilícium-karbid termékeket négyféle formában gyártják kereskedelmi mérnöki alkalmazásokhoz. Ezek tartalmazzák
Szinterezett szilícium-karbid (SSiC)
Reakciókötésű szilícium-karbid (RBSiC vagy SiSiC)
Nitridkötésű szilícium-karbid (NSiC)
Újrakristályosított szilícium-karbid (RSiC)
A kötés egyéb változatai közé tartozik a SIALON kötésű szilícium-karbid. Létezik még CVD szilícium-karbid (CVD-SiC), amely a kémiai gőzleválasztással előállított vegyület rendkívül tiszta formája.
A szilícium-karbid szinterezéséhez szinterezési segédanyagokat kell hozzáadni, amelyek elősegítik a folyékony fázis kialakítását a szinterezési hőmérsékleten, lehetővé téve a szilícium-karbid szemcsék összetapadását.
A szilícium-karbid legfontosabb tulajdonságai
Magas hővezető képesség és alacsony hőtágulási együttható. A tulajdonságok ezen kombinációja kivételes hősokkállóságot biztosít, így a szilícium-karbid kerámiák számos iparágban használhatók. Ez egyben félvezető is, és elektromos tulajdonságai miatt sokféle alkalmazásra alkalmas. Rendkívüli keménységéről és korrózióállóságáról is ismert.
A szilícium-karbid alkalmazásai
A szilícium-karbid számos iparágban használható.
Fizikai keménysége alkalmassá teszi a csiszoló megmunkálási folyamatokra, mint a köszörülés, hónolás, homokfúvás és vízsugaras vágás.
A szilícium-karbid azon képességét, hogy repedés vagy deformáció nélkül ellenáll a rendkívül magas hőmérsékletnek, a sportautókhoz való kerámia féktárcsák gyártása során használják fel. Használják golyóálló mellények páncélanyagaként és szivattyútengely-tömítések tömítőgyűrűjeként is, ahol gyakran nagy sebességgel fut szilícium-karbid tömítéssel érintkezve. A szilícium-karbid nagy hővezető képessége, amely képes elvezetni a dörzsölő felület által generált súrlódási hőt, jelentős előny ezekben az alkalmazásokban.
Az anyag nagy felületi keménysége miatt számos mérnöki alkalmazásban használják, ahol nagyfokú csúszással, erózióval és korrozív kopással szembeni ellenállásra van szükség. Ez jellemzően az olajmezőkben használt szivattyúkban vagy szelepekben használt alkatrészekre vonatkozik, ahol a hagyományos fém alkatrészek túlzott kopási arányt mutatnak, ami gyors meghibásodáshoz vezet.
A vegyület félvezetőként szolgáló kivételes elektromos tulajdonságai ideálissá teszik ultragyors és nagyfeszültségű fénykibocsátó diódák, MOSFET-ek és tirisztorok gyártásához nagy teljesítményű kapcsoláshoz.
Alacsony hőtágulási együtthatója, keménysége, merevsége és hővezető képessége ideálissá teszi csillagászati teleszkóptükrökhöz. A vékonyszálas pirometria egy optikai technika, amely szilícium-karbid szálakat használ a gázok hőmérsékletének mérésére.
Olyan fűtőelemekben is használják, amelyeknek ellenállniuk kell a rendkívül magas hőmérsékletnek. Magas hőmérsékletű gázhűtésű atomreaktorok szerkezeti támogatására is használják.
