תכונות של סיליקון קרביד

סיליקון קרביד (SiC)מורכב מיסודות סיליקון (Si) ופחמן (C). הוא מפגין יציבות כימית חזקה, ומבנה הגביש שלו הוא גורם הליבה הקובע את תכונותיו.

 סוגי מבנה קריסטל:נפוץ הם -SiC (גביש משושה) ו--SiC (גביש מעוקב). -SiC הוא שלב יציב-בטמפרטורה גבוהה עם עמידות גבוהה יותר-לטמפרטורות; -SiC הוא שלב בטמפרטורה- נמוכה, יציב בטמפרטורת החדר, ותהליך ההכנה שלו פשוט יחסית.

 מאפיינים מבניים:אטומי סיליקון ופחמן בגביש קשורים בחוזקה על ידי קשרים קוולנטיים בעלי אנרגיית קשר גבוהה, המעניקים לסיליקון קרביד קשיות, חוזק ויציבות גבוהים במיוחד.

לסיליקון קרביד תכונות פיזיקליות יוצאות דופן, במיוחד בעל ביצועים טובים במיוחד בסביבות קיצוניות. הפרמטרים העיקריים הם כדלקמן:

 קַשִׁיוּת:עם קשיות Mohs של כ-9-9.5, שני רק ליהלום, זהו חומר אידיאלי עמיד בפני שחיקה ושחיקה. קשיות גבוהה זו נובעת ממבנה הגביש הקוולנטי ההדוק שלו, שיכול לעמוד בפני חיכוך והשפעה חזקים.

 מוליכות תרמית:בטמפרטורת החדר, המוליכות התרמית שלו מגיעה ל-120-200 W/(m・K), הרבה מעבר לזו של מתכות וקרמיקה רגילים, המספקת פיזור חום יעיל ביותר והופכת אותו למתאים לניהול תרמי בסביבות טמפרטורות גבוהות.

 עמידות בטמפרטורה גבוהה:עם נקודת התכה העולה על 2700 מעלות, הוא שומר על ביצועים יציבים בסביבות-בטמפרטורה גבוהה מתחת ל-1600 מעלות, ללא חמצון או עיוות משמעותי, מה שהופך אותו למתאים לצרכים של ציוד תעשייתי בטמפרטורה- גבוהה.

 עמידות בפני שחיקה:עמידות השחיקה המעולה שלו נובעת מהקשיות הגבוהה וממבנה הגביש היציב שלו, וכתוצאה מכך חיי שירות עולים בהרבה על אלה של חומרים מסורתיים בתהליכי בלאי מכאניים וטחינה.

סגסוגת סיליקון קרביד מציגה יציבות חזקה במיוחד בסביבות כימיות מורכבות, מה שהופך אותה לחומר מועדף עמיד בפני קורוזיה-:

 יציבות כימית:בטמפרטורת החדר, הוא אינו מגיב עם חומרים קורוזיביים קונבנציונליים כגון חומצות, אלקליות ומלחים. הוא מגיב רק מעט עם חומרים מחמצנים חזקים (כגון תערובת של חומצה חנקתית מרוכזת וחומצה הידרופלואורית) בטמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותו למתאים לסביבות קורוזיביות כימיות.

 עמידות לחמצון:באוויר מתחת ל-1200 מעלות, נוצר סרט מגן צפוף של סיליקון דו חמצני (SiO₂) על פני השטח, המונע חמצון נוסף של הסיליקון קרביד הפנימי ומבטיח שימוש יציב לטווח ארוך בטמפרטורות גבוהות.

יתרונות הביצועים של סיליקוקרביד הופכים אותו לחיוני בתחומים תעשייתיים מרובים, מתאים במיוחד לתרחישים הבאים:

יעילות גבוהה:

הקשיות הגבוהה שלו גורמת ליעילות השחזה והחיתוך שלו לעלות בהרבה על זו של חומרים מסורתיים, מה שמאפשר עיבוד מהיר של חלקי עבודה כגון קרביד צמנט, זכוכית וקרמיקה, ובכך משפר את יעילות הייצור.

עֲמִידוּת:

תכונותיו המקיפות של עמידות בפני שחיקה, עמידות בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה מפחיתות באופן משמעותי את תדירות התחזוקה וההחלפה של חלקי ציוד, ומפחיתות את עלויות הייצור התעשייתיות.

שדות טחינה וחיתוך:

משמש לייצור גלגלי שחיקה ודיסקיות חיתוך, המתאימים לעיבוד שבבי מדויק;

שדות חומרים-בטמפרטורה גבוהה:

משמש בייצור של רכיבי תנורי חימום וציפויי-טמפרטורה גבוהה עבור מנועי תעופה-;

שדות אלקטרוניקה:

כחומר מוליכים למחצה, המשמש בייצור של התקני הספק-גבוהים, המתאים לרכבי אנרגיה חדשים, ייצור חשמל פוטו-וולטאי ותרחישים אחרים;

שדות כימיים:

משמש בייצור של צינורות ושסתומים עמידים- בפני קורוזיה כדי לענות על הצרכים של הובלת מדיה קורוזיבית מאוד.