Was ist gesintertes Siliziumkarbid?
Gesintertes Siliziumkarbid ist ein fortschrittlicher technischer Keramikwerkstoff. Es ist nicht nur ein gängiges Schleifmaterial, sondern auch ein unverzichtbarer Schlüsselwerkstoff in Hightech-Bereichen wie der Halbleiterindustrie und der Luftfahrt. Seine herausragende Leistung macht es zu einem der bevorzugten Werkstoffe für Anwendungen mit hoher Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit.
Normalerweise wird es durch Sintern von Siliziumkarbidpulver bei einer hohen Temperatur von 2000 °C bis 2600 °C in einem Vakuum oder einer inerten Umgebung hergestellt.
Durch das Sintern bei hohen Temperaturen verbinden sich die Partikel des Siliziumkarbidpulvers und bilden eine dichte Struktur (wobei eine Dichte von über 99% erreicht wird), was ihr eine höhere Dichte und mechanische Festigkeit verleiht und ihr die Fähigkeit verleiht, größerem Druck und größerer Belastung standzuhalten.
Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid
Verschleiß- und Abriebfestigkeit
Gesintertes Hartmetall weist eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf. Selbst unter rauen Arbeitsbedingungen wie Hochgeschwindigkeitsreibung, hohem Druck und Partikelabrieb kann gesintertes Siliziumkarbid eine extrem niedrige Verschleißrate und stabile Maßgenauigkeit beibehalten. Es kann in schnell laufenden Teilen wie Gleitringdichtungen, Lagern und Pumpengehäusen eingesetzt werden.
Korrosionsbeständige Eigenschaften
Gesintertes Siliziumkarbid weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. In verschiedenen korrosiven Medien wie starken Säuren, starken Basen, organischen Lösungsmitteln usw. ist es aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit stabil lagerfähig. Es bleibt in verschiedenen korrosiven Medien wie starken Säuren, starken Basen, organischen Lösungsmitteln usw. stabil. Gesintertes Siliziumkarbid findet breite Anwendung in der Chemie-, Erdöl- und Papierindustrie.
Temperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit
Eines der bemerkenswertesten Merkmale von gesintertem Siliziumkarbid ist seine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit. Selbst bei extrem hohen Temperaturen von knapp 1750 °C behält es eine Festigkeit, die mit der bei Raumtemperatur vergleichbar ist. Noch wichtiger ist, dass gesintertes Siliziumkarbid aufgrund seines hohen Elastizitätsmoduls und seiner Kristallstruktur eine extrem hohe Kriechfestigkeit in Hochtemperatur- und Hochdruckumgebungen aufweist. Selbst unter Dauerbelastung tritt nahezu keine Kriechverformung auf. Dies macht es zum bevorzugten Material für Hochtemperatur-Strukturteile und Hot-End-Komponenten.
Thermoschock-Leistung
Die Thermoschockbeständigkeit von gesintertem Siliziumkarbid ist ebenfalls hervorragend. Es handelt sich um eine Struktur, in der verschiedene hervorragende Eigenschaften zusammenwirken. Die hohe Wärmeleitfähigkeit (125 W/mK) ermöglicht eine schnelle und gleichmäßige Wärmeleitung, wodurch die Entstehung lokaler Spannungen wirksam verhindert wird. Der niedrige Ausdehnungskoeffizient (4,0 × 10⁻⁶/℃) minimiert temperaturbedingte Dimensionsänderungen.
Dank der hervorragenden Wärmeschockbeständigkeit ist gesintertes Siliziumkarbid in Umgebungen mit schnellen Temperaturschwankungen, wie beispielsweise Hochtemperaturöfen und Wärmetauschern, zuverlässiger.
Andere Arten von Siliziumkarbid
Im Vergleich zu gesintertem Siliziumkarbid weist reaktionsgebundenes Siliziumkarbid (RBSiC) zwar geringere Produktionskosten und eine geringere Dimensionsschrumpfung auf, seine mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind jedoch relativ gering. Die typische Dichte von reaktionsgebundenem Siliziumkarbid beträgt 3,06 g/cm³, und die maximale Betriebstemperatur liegt bei etwa 1300 °C.
CVD-Siliziumkarbid ist für seine ultrahohe Reinheit (>99,9995%) bekannt und eignet sich besonders für die hohen Anforderungen der Halbleiterindustrie. Allerdings sind die Produktionskosten hoch und die Anwendungsmöglichkeiten für große, komplex geformte Bauteile sind begrenzt.
Flüssigphasengesintertes Siliziumkarbid kann durch Zugabe von Sinterhilfsmitteln bei niedrigeren Temperaturen verdichtet werden und weist bessere mechanische Eigenschaften auf, seine Leistung bei hohen Temperaturen ist jedoch relativ schlecht.
Vorteile und Einschränkungen von gesintertem SiC
Stärken:
- Es verfügt über ausgezeichnete Hochtemperatur- und mechanische Eigenschaften und kann bei hohen Temperaturen (1600 °C) eine gute Stabilität bewahren.
- Korrosionsbeständigkeit
- Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
- Hervorragende Wärmeleitfähigkeit und hohe Beständigkeit gegen Thermoschock
Einschränkung:
- Die Produktionskosten sind hoch
- Die Verarbeitung ist schwierig und erfordert spezielle Verarbeitungsgeräte
- Die Zähigkeit von gesintertem Siliziumkarbid ist relativ gering
Anwendungen von gesintertem Siliziumkarbid
Hochtemperaturanwendungen
Gesintertes Siliziumkarbid verfügt über eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Es arbeitet selbst bei hohen Temperaturen von 1600 °C stabil. Es eignet sich zur Herstellung von Wärmetauschern, Brennerkomponenten, Ofenzubehör und anderen Anwendungen.
Industrielle Anwendungen
Die hervorragende Verschleißfestigkeit und Härte von gesintertem Siliziumkarbid eignet sich hervorragend für Anwendungen in einigen verschleißfesten Bereichen, wie z. B. Gleitringdichtungen, Lagern und Pumpengehäuseteilen. Seine hervorragende Leistung gewährleistet eine langfristige Nutzung und weist eine gute Dimensionsstabilität auf.
Chemische Anwendungen
Gesintertes Siliziumkarbid weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf und ist beständig gegenüber verschiedenen starken Säuren, Laugen und korrosiven Medien. Es ist ein ideales Material für die chemische Industrie. Es wird in einigen chemischen Pumpenteilen, Wärmetauschern, Reaktorauskleidungen usw. eingesetzt.
Halbleiteranwendungen
In der Halbleiterindustrie ist gesintertes Siliziumkarbid von entscheidender Bedeutung. Es ist ein unverzichtbares Schlüsselmaterial in der Halbleiterfertigung. Es kann zur Herstellung von Waferträgern, Prozesskammerkomponenten, Wärmebehandlungsgeräten usw. verwendet werden. Die Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid eignen sich perfekt für diese Anwendungen.
Automobilindustrie Luft- und Raumfahrt
Die Automobil- und Luftfahrtindustrie stellt höchste Ansprüche an die Materialauswahl und verlangt hohe mechanische und thermische Eigenschaften. Gesintertes Siliziumkarbid erfüllt diese Anforderungen. Es eignet sich für Bauteile, die hohen Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt sind, wie Bremssysteme, Motorkomponenten und Turbolader in Automobilen. In der Luft- und Raumfahrt wird es hauptsächlich für Schlüsselkomponenten wie Motor-Hot-End-Komponenten und Hitzeschutzsysteme verwendet.
Abschluss
Durch die kontinuierliche Optimierung und Innovation der Herstellungsverfahren wird sich die Leistung von gesintertem Siliziumkarbid weiter verbessern und sein Anwendungsbereich wird immer größer. Gleichzeitig spielt es auch in der modernen Industrie eine unersetzliche Rolle.