Karbid kremíka, tiež známy ako karborundum, je zlúčenina kremíka a uhlíka. Táto chemická zlúčenina je súčasťou minerálu moissanit. Prirodzene sa vyskytujúca forma karbidu kremíka je pomenovaná po doktorovi Ferdinandovi Henrim Moissanovi, francúzskom lekárnikovi. Moissanit sa zvyčajne nachádza v nepatrných množstvách v meteoritoch, kimberlite a korunde. Takto sa vyrába väčšina komerčného karbidu kremíka. Hoci prirodzene sa vyskytujúci karbid kremíka je na Zemi ťažké nájsť, vo vesmíre je ho veľa.
Variácie karbidu kremíka
Produkty z karbidu kremíka sa vyrábajú v štyroch formách na použitie v komerčných strojárskych aplikáciách. Tie obsahujú
Spekaný karbid kremíka (SSiC)
Reakčne viazaný karbid kremíka (RBSiC alebo SiSiC)
Karbid kremíka viazaný nitridom (NSiC)
Rekryštalizovaný karbid kremíka (RSiC)
Ďalšie variácie spoja zahŕňajú karbid kremíka viazaný SIALON. Existuje tiež CVD karbid kremíka (CVD-SiC), čo je extrémne čistá forma zlúčeniny vyrobenej chemickým naparovaním.
Na spekanie karbidu kremíka je potrebné pridať pomocné spekacie prostriedky, ktoré pomáhajú vytvárať kvapalnú fázu pri teplote spekania, čo umožňuje zrnám karbidu kremíka spojiť sa.
Kľúčové vlastnosti karbidu kremíka
Vysoká tepelná vodivosť a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. Táto kombinácia vlastností poskytuje výnimočnú odolnosť voči tepelným šokom, vďaka čomu je keramika z karbidu kremíka užitočná v širokej škále priemyselných odvetví. Je to tiež polovodič a vďaka svojim elektrickým vlastnostiam je vhodný pre širokú škálu aplikácií. Je tiež známy svojou extrémnou tvrdosťou a odolnosťou proti korózii.
Aplikácie karbidu kremíka
Karbid kremíka môže byť použitý v širokej škále priemyselných odvetví.
Jeho fyzikálna tvrdosť ho predurčuje na abrazívne procesy obrábania, ako je brúsenie, honovanie, pieskovanie a rezanie vodným lúčom.
Schopnosť karbidu kremíka odolávať extrémne vysokým teplotám bez praskania alebo deformácie sa využíva pri výrobe keramických brzdových kotúčov pre športové autá. Používa sa tiež ako pancierový materiál v nepriestrelných vestách a ako materiál tesniacich krúžkov pre hriadeľové upchávky čerpadiel, kde často beží pri vysokých rýchlostiach v kontakte s tesnením z karbidu kremíka. Vysoká tepelná vodivosť karbidu kremíka, ktorý je schopný rozptýliť trecie teplo generované trecím rozhraním, je významnou výhodou v týchto aplikáciách.
Vďaka vysokej povrchovej tvrdosti materiálu sa používa v mnohých strojárskych aplikáciách, kde sa vyžaduje vysoká úroveň odolnosti voči šmyku, erózii a korózii. Typicky sa to týka komponentov používaných v čerpadlách alebo ventiloch v aplikáciách na ropných poliach, kde by konvenčné kovové komponenty vykazovali nadmerné opotrebovanie vedúce k rýchlemu zlyhaniu.
Výnimočné elektrické vlastnosti zlúčeniny ako polovodiča ju predurčujú na výrobu ultrarýchlych a vysokonapäťových svetelných diód, MOSFETov a tyristorov pre vysokovýkonné spínanie.
Vďaka nízkemu koeficientu tepelnej rozťažnosti, tvrdosti, tuhosti a tepelnej vodivosti je ideálny pre zrkadlá astronomických ďalekohľadov. Pyrometria tenkých vlákien je optická technika, ktorá využíva vlákna z karbidu kremíka na meranie teploty plynov.
Používa sa aj vo vykurovacích telesách, ktoré musia odolávať extrémne vysokým teplotám. Používa sa tiež na zabezpečenie štrukturálnej podpory vo vysokoteplotných plynom chladených jadrových reaktoroch.
