Kiselkarbid, även känd som karborundum, är en kisel-kolförening. Denna kemiska förening är en beståndsdel av mineralet moissanite. Den naturligt förekommande formen av kiselkarbid är uppkallad efter Dr Ferdinand Henri Moissan, en fransk farmaceut. Moissanite finns vanligtvis i små mängder i meteoriter, kimberlit och korund. Det är så den mest kommersiella kiselkarbiden tillverkas. Även om naturligt förekommande kiselkarbid är svår att hitta på jorden, är den riklig i rymden.
Variationer av kiselkarbid
Kiselkarbidprodukter tillverkas i fyra former för användning i kommersiella tekniska tillämpningar. Dessa inkluderar
Sintrad kiselkarbid (SSiC)
Reaktionsbunden kiselkarbid (RBSiC eller SiSiC)
Nitridbunden kiselkarbid (NSiC)
Omkristalliserad kiselkarbid (RSiC)
Andra varianter av bindningen inkluderar SIALON-bunden kiselkarbid. Det finns också CVD Silicon Carbide (CVD-SiC), som är en extremt ren form av föreningen som produceras genom kemisk ångavsättning.
För att sintra kiselkarbid är det nödvändigt att lägga till sintringshjälpmedel som hjälper till att bilda en vätskefas vid sintringstemperaturen, vilket gör att kiselkarbidkornen kan binda samman.
Nyckelegenskaper hos kiselkarbid
Hög värmeledningsförmåga och låg värmeutvidgningskoefficient. Denna kombination av egenskaper ger exceptionell värmechockbeständighet, vilket gör kiselkarbidkeramik användbar inom ett brett spektrum av industrier. Det är också en halvledare och dess elektriska egenskaper gör den lämplig för ett brett spektrum av applikationer. Den är också känd för sin extrema hårdhet och korrosionsbeständighet.
Tillämpningar av kiselkarbid
Kiselkarbid kan användas i ett brett spektrum av industrier.
Dess fysiska hårdhet gör den lämplig för slipande bearbetningsprocesser som slipning, honing, sandblästring och vattenskärning.
Silicon Carbides förmåga att motstå extremt höga temperaturer utan att spricka eller deformeras används vid tillverkning av keramiska bromsskivor till sportbilar. Det används även som pansarmaterial i skottsäkra västar och som tätningsringmaterial för pumpaxeltätningar, där det ofta går i höga hastigheter i kontakt med en kiselkarbidtätning. Kiselkarbids höga värmeledningsförmåga, som kan avleda friktionsvärmen som genereras av ett gnidningsgränssnitt, är en betydande fördel i dessa applikationer.
På grund av materialets höga ythårdhet används det i många tekniska tillämpningar där höga nivåer av motstånd mot glidning, erosivt och korrosivt slitage krävs. Vanligtvis gäller detta komponenter som används i pumpar eller ventiler i oljefältsapplikationer, där konventionella metallkomponenter skulle uppvisa överdrivet slitage, vilket leder till snabba fel.
Sammansättningens exceptionella elektriska egenskaper som halvledare gör den idealisk för tillverkning av ultrasnabba och högspänningslysdioder, MOSFETs och tyristorer för högeffektomkoppling.
Dess låga värmeutvidgningskoefficient, hårdhet, styvhet och värmeledningsförmåga gör den idealisk för astronomiska teleskopspeglar. Tunn filamentpyrometri är en optisk teknik som använder kiselkarbidfilament för att mäta temperaturen på gaser.
Det används även i värmeelement som måste tåla extremt höga temperaturer. Det används också för att tillhandahålla strukturellt stöd i högtemperaturgaskylda kärnreaktorer.
