Silicijev karbid, znan tudi kot karborund, je silicijeva ogljikova spojina. Ta kemična spojina je sestavni del minerala moissanite. Naravna oblika silicijevega karbida je poimenovana po dr. Ferdinandu Henriju Moissanu, francoskem farmacevtu. Moissanit se običajno nahaja v majhnih količinah v meteoritih, kimberlitu in korundu. Tako je narejena večina komercialnih silicijevih karbidov. Čeprav je naravno prisoten silicijev karbid težko najti na Zemlji, ga je v vesolju veliko.
Različice silicijevega karbida
Izdelki iz silicijevega karbida so izdelani v štirih oblikah za uporabo v komercialnem inženirstvu. Tej vključujejo
Sintran silicijev karbid (SSiC)
Reakcijsko vezan silicijev karbid (RBSiC ali SiSiC)
Nitridno vezan silicijev karbid (NSiC)
Rekristaliziran silicijev karbid (RSiC)
Druge različice vezi vključujejo SIALON vezan silicijev karbid. Obstaja tudi CVD silicijev karbid (CVD-SiC), ki je izjemno čista oblika spojine, proizvedene s kemičnim nanašanjem iz pare.
Za sintranje silicijevega karbida je treba dodati sredstva za sintranje, ki pomagajo tvoriti tekočo fazo pri temperaturi sintranja, kar omogoča, da se zrna silicijevega karbida vežejo skupaj.
Ključne lastnosti silicijevega karbida
Visoka toplotna prevodnost in nizek koeficient toplotnega raztezanja. Ta kombinacija lastnosti zagotavlja izjemno odpornost na toplotne udarce, zaradi česar je keramika iz silicijevega karbida uporabna v številnih panogah. Je tudi polprevodnik in zaradi svojih električnih lastnosti je primeren za široko paleto aplikacij. Znan je tudi po svoji izjemni trdoti in odpornosti proti koroziji.
Uporaba silicijevega karbida
Silicijev karbid se lahko uporablja v številnih panogah.
Zaradi njegove fizične trdote je primeren za postopke abrazivne obdelave, kot so brušenje, honanje, peskanje in rezanje z vodnim curkom.
Sposobnost silicijevega karbida, da prenese izjemno visoke temperature brez razpok ali deformacij, se uporablja pri izdelavi keramičnih zavornih kolutov za športne avtomobile. Uporablja se tudi kot oklepni material v neprebojnih jopičih in kot material za tesnilne obroče za tesnila gredi črpalke, kjer pogosto teče pri visokih hitrostih v stiku s tesnilom iz silicijevega karbida. Visoka toplotna prevodnost silicijevega karbida, ki lahko odvaja toploto zaradi trenja, ki nastane zaradi drgnjenja, je pomembna prednost pri teh aplikacijah.
Zaradi visoke površinske trdote materiala se uporablja v številnih inženirskih aplikacijah, kjer se zahteva visoka stopnja odpornosti proti drsni, erozivni in korozivni obrabi. Običajno to velja za komponente, ki se uporabljajo v črpalkah ali ventilih v aplikacijah na naftnih poljih, kjer bi običajne kovinske komponente kazale čezmerno obrabo, kar bi povzročilo hitro okvaro.
Zaradi izjemnih električnih lastnosti spojine kot polprevodnika je idealna za proizvodnjo ultra hitrih in visokonapetostnih svetlečih diod, MOSFET-jev in tiristorjev za preklapljanje z visoko močjo.
Njegov nizek koeficient toplotnega raztezanja, trdota, togost in toplotna prevodnost so idealni za zrcala astronomskih teleskopov. Pirometrija s tankimi filamenti je optična tehnika, ki uporablja filamente silicijevega karbida za merjenje temperature plinov.
Uporablja se tudi v grelnih elementih, ki morajo vzdržati izjemno visoke temperature. Uporablja se tudi za zagotavljanje strukturne podpore v visokotemperaturnih plinsko hlajenih jedrskih reaktorjih.
