Apa itu Karbida Silikon Sinter?
Karbida silikon sinter merupakan material keramik rekayasa tingkat lanjut. Karbida silikon sinter tidak hanya merupakan material penggilingan umum, tetapi juga merupakan material utama yang sangat diperlukan dalam bidang teknologi tinggi seperti semikonduktor dan penerbangan. Kinerjanya yang luar biasa menjadikannya salah satu material pilihan untuk aplikasi ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan aus.
Biasanya, ia dibuat dengan cara menyinter bubuk silikon karbida pada suhu tinggi 2000℃ hingga 2600℃ dalam ruang hampa atau lingkungan inert.
Melalui sintering suhu tinggi, partikel bubuk silikon karbida akan terikat bersama dan membentuk struktur padat (mencapai kepadatan lebih dari 99%), memberinya kepadatan dan kekuatan mekanis yang lebih tinggi, serta kemampuan untuk menahan tekanan dan tegangan yang lebih besar.
Karakteristik Karbida Silikon Sinter
Ketahanan Aus dan Abrasi
Karbida sinter memiliki ketahanan aus yang sangat baik. Bahkan dalam kondisi kerja yang keras seperti gesekan kecepatan tinggi, tekanan tinggi, dan abrasi partikel, karbida silikon sinter dapat mempertahankan tingkat keausan yang sangat rendah dan akurasi dimensi yang stabil. Karbida silikon sinter dapat digunakan pada komponen yang beroperasi dengan kecepatan tinggi seperti segel mekanis, bantalan, dan badan pompa.
Sifat Tahan Korosi
Karbida silikon sinter memiliki ketahanan korosi yang kuat. Dalam berbagai media korosif seperti asam kuat, alkali kuat, pelarut organik, dll., karbida silikon sinter dapat disimpan secara stabil karena ketahanan korosinya yang kuat. Karbida silikon sinter dapat tetap stabil dalam berbagai media korosif seperti asam kuat, alkali kuat, pelarut organik, dll. Karbida silikon sinter memiliki berbagai macam aplikasi dalam beberapa industri kimia, minyak bumi, dan pembuatan kertas.
Kekuatan Temperatur dan Ketahanan Merayap
Salah satu fitur paling menonjol dari silikon karbida sinter adalah kinerja suhu tinggi yang sangat baik. Pada suhu yang sangat tinggi mendekati 1750°C, silikon karbida ini masih dapat mempertahankan tingkat kekuatan yang sebanding dengan suhu ruangan. Yang lebih penting, karena modulus elastisitas dan struktur kristalnya yang tinggi, silikon karbida sinter memiliki ketahanan mulur yang sangat kuat di lingkungan suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan hampir tidak terjadi deformasi mulur bahkan di bawah tekanan terus-menerus, menjadikannya material yang disukai untuk komponen struktural suhu tinggi dan komponen ujung panas.
Kinerja Kejutan Termal
Ketahanan terhadap guncangan termal dari silikon karbida sinter juga sangat baik. Ini adalah struktur yang memadukan berbagai sifat yang sangat baik. Konduktivitas termal yang tinggi (125 W/mK) memungkinkannya menghantarkan panas dengan cepat dan merata, yang secara efektif mencegah timbulnya tegangan lokal; sementara koefisien ekspansi yang rendah (4,0×10⁻⁶/℃) dapat meminimalkan perubahan dimensi yang disebabkan oleh suhu.
Ketahanan terhadap guncangan termal yang sangat baik membuat silikon karbida sinter lebih andal di lingkungan dengan perubahan suhu cepat seperti tungku suhu tinggi dan penukar panas.
Jenis Karbida Silikon Lainnya
Dibandingkan dengan silikon karbida sinter, meskipun silikon karbida berikatan reaksi (RBSiC) memiliki biaya produksi yang lebih rendah dan penyusutan dimensi yang lebih kecil, kekuatan mekanis dan ketahanan korosinya relatif rendah. Kepadatan khas silikon karbida berikatan reaksi adalah 3,06 g/cm³, dan suhu operasi maksimum sekitar 1300°C.
Karbida silikon CVD dikenal karena kemurniannya yang sangat tinggi (>99,9995%) dan sangat sesuai untuk memenuhi persyaratan industri semikonduktor yang tinggi. Akan tetapi, biaya produksinya tinggi dan terbatas dalam pembuatan komponen yang besar dan berbentuk kompleks.
Karbida silikon sinter fase cair dapat dipadatkan pada suhu yang lebih rendah dan memiliki sifat mekanis yang lebih baik dengan menambahkan bahan pembantu sintering, tetapi kinerja suhu tingginya relatif buruk.
Keuntungan dan Keterbatasan Sintered SiC
Kekuatan:
- Ini memiliki sifat suhu tinggi dan mekanik yang sangat baik dan dapat mempertahankan stabilitas yang baik pada suhu tinggi (1600 ° C)
- Tahan korosi
- Kekerasan tinggi dan ketahanan aus
- Konduktivitas termal yang sangat baik dan ketahanan yang kuat terhadap guncangan termal
keterbatasan:
- Biaya produksi tinggi
- Pengolahannya sulit dan memerlukan beberapa peralatan pengolahan khusus
- Ketangguhan silikon karbida yang disinter akan relatif rendah
Aplikasi Karbida Silikon Sinter
Aplikasi Suhu Tinggi
Karbida silikon yang disinter memiliki kekuatan suhu tinggi dan ketahanan oksidasi yang sangat baik. Karbida silikon tetap dapat bekerja dengan stabil bahkan pada suhu tinggi 1600°C. Karbida silikon dapat digunakan untuk memproduksi penukar panas, komponen pembakar, aksesori kiln, dan aplikasi lainnya.
Aplikasi Industri
Ketahanan aus dan kekerasan karbida silikon sinter yang sangat baik sangat cocok untuk aplikasi di beberapa bidang tahan aus, seperti segel mekanis, bantalan, dan komponen bodi pompa. Kinerjanya yang sangat baik dapat memastikan penggunaan jangka panjang dan memiliki stabilitas dimensi yang baik.
Aplikasi Kimia
Karbida silikon yang disinter memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan dapat menangani berbagai asam kuat, alkali kuat, dan berbagai media korosif. Ini adalah pilihan material yang ideal untuk industri kimia. Dapat dilihat di beberapa bagian pompa kimia, penukar panas, lapisan reaktor, dll.
Aplikasi Semikonduktor
Dalam industri semikonduktor, silikon karbida sinter sangat penting. Ini adalah material kunci yang sangat diperlukan dalam peralatan produksi semikonduktor. Ini dapat memproduksi pembawa wafer, komponen ruang proses, perangkat perlakuan panas, dll. Sifat-sifat silikon karbida sinter sangat sesuai dengan aplikasi ini.
Otomotif Dirgantara
Industri otomotif dan kedirgantaraan sangat menuntut dalam hal pemilihan material, yang membutuhkan sifat mekanik dan termal yang kuat, dan silikon karbida sinter memenuhi persyaratan ini. Ia dapat digunakan dalam komponen yang beroperasi pada suhu tinggi dan kecepatan tinggi seperti sistem pengereman, komponen mesin, dan turbocharger pada mobil; dan dalam kedirgantaraan, ia terutama digunakan dalam komponen utama seperti komponen ujung panas mesin dan sistem perlindungan panas.
Kesimpulan
Dengan optimalisasi dan inovasi berkelanjutan pada proses produksi, kinerja silikon karbida sinter akan terus meningkat dan cakupan aplikasinya akan semakin luas. Pada saat yang sama, silikon karbida juga memegang peranan yang tak tergantikan dalam industri modern.