Silisiumkarbid, også kjent som karborundum, er en silisiumkarbonforbindelse. Denne kjemiske forbindelsen er en bestanddel av mineralet moissanite. Den naturlig forekommende formen for silisiumkarbid er oppkalt etter Dr Ferdinand Henri Moissan, en fransk farmasøyt. Moissanitt finnes vanligvis i små mengder i meteoritter, kimberlitt og korund. Dette er hvordan det mest kommersielle silisiumkarbid lages. Selv om naturlig forekommende silisiumkarbid er vanskelig å finne på jorden, er det rikelig i verdensrommet.
Variasjoner av silisiumkarbid
Silisiumkarbidprodukter produseres i fire former for bruk i kommersielle ingeniørapplikasjoner. Disse inkluderer
Sintret silisiumkarbid (SSiC)
Reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSiC eller SiSiC)
Nitridbundet silisiumkarbid (NSiC)
Rekrystallisert silisiumkarbid (RSiC)
Andre varianter av bindingen inkluderer SIALON-bundet silisiumkarbid. Det er også CVD Silicon Carbide (CVD-SiC), som er en ekstremt ren form av forbindelsen produsert ved kjemisk dampavsetning.
For å sintre silisiumkarbid er det nødvendig å tilsette sintringshjelpemidler som bidrar til å danne en væskefase ved sintringstemperaturen, slik at silisiumkarbidkornene kan binde seg sammen.
Nøkkelegenskapene til silisiumkarbid
Høy varmeledningsevne og lav varmeutvidelseskoeffisient. Denne kombinasjonen av egenskaper gir eksepsjonell motstand mot termisk støt, noe som gjør silisiumkarbidkeramikk nyttig i et bredt spekter av industrier. Den er også en halvleder og dens elektriske egenskaper gjør den egnet for et bredt spekter av bruksområder. Den er også kjent for sin ekstreme hardhet og korrosjonsbestandighet.
Anvendelser av silisiumkarbid
Silisiumkarbid kan brukes i en lang rekke bransjer.
Dens fysiske hardhet gjør den egnet for slipende maskineringsprosesser som sliping, honing, sandblåsing og vannstråleskjæring.
Silisiumkarbids evne til å tåle ekstremt høye temperaturer uten å sprekke eller deformere brukes i produksjonen av keramiske bremseskiver til sportsbiler. Det brukes også som rustningsmateriale i skuddsikre vester og som tetningsringmateriale for pumpeakseltetninger, hvor det ofte går i høye hastigheter i kontakt med en silisiumkarbidtetning. Silisiumkarbids høye termiske ledningsevne, som er i stand til å spre friksjonsvarmen som genereres av et gnidningsgrensesnitt, er en betydelig fordel i disse applikasjonene.
På grunn av den høye overflatehardheten til materialet, brukes det i mange tekniske applikasjoner der det kreves høye nivåer av motstand mot glidning, eroderende og korrosiv slitasje. Vanligvis gjelder dette komponenter som brukes i pumper eller ventiler i oljefeltapplikasjoner, der konvensjonelle metallkomponenter vil utvise overdreven slitasje som fører til rask feil.
Sammensetningens eksepsjonelle elektriske egenskaper som halvleder gjør den ideell for produksjon av ultraraske og høyspente lysemitterende dioder, MOSFET-er og tyristorer for svitsjing med høy effekt.
Dens lave koeffisient for termisk utvidelse, hardhet, stivhet og varmeledningsevne gjør den ideell for astronomiske teleskopspeil. Tynn filamentpyrometri er en optisk teknikk som bruker silisiumkarbidfilamenter for å måle temperaturen på gasser.
Den brukes også i varmeelementer som skal tåle ekstremt høye temperaturer. Det brukes også til å gi strukturell støtte i høytemperatur gasskjølte atomreaktorer.
