Siliciumcarbide, ook wel carborundum genoemd, is een silicium-koolstofverbinding. Deze chemische verbinding is een bestanddeel van het mineraal moissanite. De van nature voorkomende vorm van siliciumcarbide is vernoemd naar dr. Ferdinand Henri Moissan, een Franse apotheker. Moissanite wordt meestal in zeer kleine hoeveelheden aangetroffen in meteorieten, kimberliet en korund. Dit is hoe het meeste commerciële siliciumcarbide wordt gemaakt. Hoewel van nature voorkomend siliciumcarbide moeilijk te vinden is op aarde, is het overvloedig aanwezig in de ruimte.
Variaties van siliciumcarbide
Siliciumcarbideproducten worden in vier vormen vervaardigd voor gebruik in commerciële technische toepassingen. Deze omvatten
Gesinterd siliciumcarbide (SSiC)
Reactie gebonden siliciumcarbide (RBSiC of SiSiC)
Nitridegebonden siliciumcarbide (NSiC)
Geherkristalliseerd siliciumcarbide (RSiC)
Andere variaties van de binding zijn SIALON gebonden siliciumcarbide. Er is ook CVD-siliciumcarbide (CVD-SiC), een extreem zuivere vorm van de verbinding die wordt geproduceerd door chemische dampafzetting.
Om siliciumcarbide te sinteren, is het nodig om sinterhulpmiddelen toe te voegen die helpen bij de vorming van een vloeibare fase bij de sintertemperatuur, waardoor de siliciumcarbidekorrels aan elkaar kunnen hechten.
Belangrijkste eigenschappen van siliciumcarbide
Hoge thermische geleidbaarheid en lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Deze combinatie van eigenschappen zorgt voor een uitzonderlijke thermische schokbestendigheid, waardoor siliciumcarbide-keramiek bruikbaar is in een breed scala van industrieën. Het is ook een halfgeleider en zijn elektrische eigenschappen maken het geschikt voor een breed scala aan toepassingen. Het staat ook bekend om zijn extreme hardheid en corrosiebestendigheid.
Toepassingen van Siliciumcarbide
Siliciumcarbide kan in een breed scala van industrieën worden gebruikt.
De fysieke hardheid maakt het geschikt voor abrasieve bewerkingsprocessen zoals slijpen, honen, zandstralen en waterstraalsnijden.
Het vermogen van siliciumcarbide om extreem hoge temperaturen te weerstaan zonder te barsten of te vervormen, wordt gebruikt bij de vervaardiging van keramische remschijven voor sportwagens. Het wordt ook gebruikt als pantsermateriaal in kogelvrije vesten en als afdichtringmateriaal voor pompasafdichtingen, waar het vaak met hoge snelheden in contact komt met een siliciumcarbideafdichting. De hoge thermische geleidbaarheid van siliciumcarbide, dat in staat is om de wrijvingswarmte die wordt gegenereerd door een wrijvende interface af te voeren, is een belangrijk voordeel in deze toepassingen.
Vanwege de hoge oppervlaktehardheid van het materiaal wordt het gebruikt in veel technische toepassingen waar een hoge mate van weerstand tegen glijden, erosieve en corrosieve slijtage vereist is. Dit is meestal van toepassing op componenten die worden gebruikt in pompen of kleppen in olieveldtoepassingen, waar conventionele metalen componenten overmatige slijtage zouden vertonen, wat tot snelle defecten zou leiden.
De uitzonderlijke elektrische eigenschappen van de verbinding als halfgeleider maken het ideaal voor de productie van ultrasnelle en hoogspanningslichtgevende diodes, MOSFET's en thyristors voor schakelen met hoog vermogen.
De lage thermische uitzettingscoëfficiënt, hardheid, stijfheid en thermische geleidbaarheid maken het ideaal voor astronomische telescoopspiegels. Pyrometrie met dunne filamenten is een optische techniek waarbij siliciumcarbidefilamenten worden gebruikt om de temperatuur van gassen te meten.
Het wordt ook gebruikt in verwarmingselementen die bestand moeten zijn tegen extreem hoge temperaturen. Het wordt ook gebruikt om structurele ondersteuning te bieden in gasgekoelde kernreactoren op hoge temperatuur.
