Карбід кремнію, також відомий як карборунд, є сполукою кремнію і вуглецю. Ця хімічна сполука входить до складу мінералу муассаніту. Природна форма карбіду кремнію названа на честь доктора Фердинанда Анрі Муассана, французького фармацевта. Муасаніт зазвичай міститься в незначних кількостях у метеоритах, кімберліті та корунді. Так виготовляється більшість комерційних карбідів кремнію. Хоча природний карбід кремнію важко знайти на Землі, його багато в космосі.

Варіації карбіду кремнію

Продукти з карбіду кремнію виготовляються в чотирьох формах для використання в промислових інженерних додатках. До них відносяться

Спечений карбід кремнію (SSiC)

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RBSiC або SiSiC)

Карбід кремнію, зв'язаний нітридом (NSiC)

Перекристалізований карбід кремнію (RSiC)

Інші варіації з’єднання включають карбід кремнію на основі SIALON. Існує також CVD карбід кремнію (CVD-SiC), який є надзвичайно чистою формою сполуки, отриманої шляхом хімічного осадження з парової фази.

Для спікання карбіду кремнію необхідно додати добавки для спікання, які допомагають утворювати рідку фазу при температурі спікання, дозволяючи зернам карбіду кремнію з’єднатися.

Основні властивості карбіду кремнію

Висока теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення. Ця комбінація властивостей забезпечує виняткову стійкість до термічного удару, що робить кераміку з карбіду кремнію корисною в багатьох галузях промисловості. Він також є напівпровідником, і його електричні властивості роблять його придатним для широкого спектру застосувань. Він також відомий своєю надзвичайною твердістю та стійкістю до корозії.

Застосування карбіду кремнію

Карбід кремнію можна використовувати в багатьох галузях промисловості.

Його фізична твердість робить його придатним для процесів абразивної обробки, таких як шліфування, хонінгування, піскоструминна обробка та різання гідроабразивом.

Здатність карбіду кремнію витримувати надзвичайно високі температури без розтріскування та деформації використовується у виробництві керамічних гальмівних дисків для спортивних автомобілів. Він також використовується як матеріал для броні в бронежилетах і як матеріал ущільнювальних кілець для ущільнень вала насоса, де він часто рухається на високих швидкостях у контакті з ущільненням з карбіду кремнію. Висока теплопровідність карбіду кремнію, який здатний розсіювати тепло від тертя, що утворюється поверхнею тертя, є значною перевагою в цих застосуваннях.

Завдяки високій поверхневій твердості матеріалу, він використовується в багатьох інженерних додатках, де потрібен високий рівень стійкості до ковзання, ерозійного та корозійного зношування. Як правило, це стосується компонентів, що використовуються в насосах або клапанах у нафтопромислових установках, де звичайні металеві компоненти демонструватимуть надмірний рівень зношування, що призведе до швидкого виходу з ладу.

Виняткові електричні властивості суміші як напівпровідника роблять її ідеальною для виробництва надшвидких і високовольтних світлодіодів, МОП-транзисторів і тиристорів для комутації високої потужності.

Його низький коефіцієнт теплового розширення, твердість, жорсткість і теплопровідність роблять його ідеальним для дзеркал астрономічних телескопів. Пірометрія з тонкою ниткою — це оптичний метод, який використовує нитки карбіду кремнію для вимірювання температури газів.

Він також використовується в нагрівальних елементах, які повинні витримувати надзвичайно високі температури. Він також використовується для забезпечення структурної опори у високотемпературних ядерних реакторах з газовим охолодженням.