Silisyum karbür özellikleri ve uygulamaları
Silisyum karbür yalnızca mükemmel bir refrakter malzeme değildir. Ama aynı zamanda yaygın olarak kullanılan bir taşlama malzemesi, korozyon önleyici malzeme ve termal olarak iletken bir malzemedir. Silisyum karbürün ana kimyasalı, diğer adı karborundum olan SiC’dir. Birçok mükemmel özelliğe sahiptir.
Endüstriyel ürünlerde kullanılan silisyum karbür, doğada neredeyse yok denecek kadar az olan 2200-2500°C gibi yüksek sıcaklıklarda yapay olarak sentezlenmektedir. Sentetik silisyum karbürün ana hammaddeleri kuvars kumu (silika), Petrol koku ve yardımcı malzemeler talaş, tuz vb.’dir. Kuvars kumunun elementi silisyum karbür için silisyum sağlayan SiO2’dir. Petrol kok elementi silisyum karbür için karbon sağlayan C’dir. Yardımcı malzemeler eritme reaksiyonu sürecine katılmaz ve talaşların rolü fırın yükünün geçirgenliğini arttırmaktır. Sofra tuzu yalnızca yeşil silisyum karbürün eritilmesine eklenir, bu da renginin yeşil görünmesini sağlar.
Renge göre bölünmüş silisyum karbür, siyah silisyum karbür ve yeşil silisyum karbür içerir . Saflık ve sertliğe göre değişirler. Siyah silisyum karbürün saflığı yeşil silisyum karbürün saflığından biraz daha düşüktür. Siyah karborundum %98’den az olmayan SiC içeriğine sahiptir. Yeşil karborundum %99’un üzerinde SiC saflığı elde eder. Her ikisi de silisyum karbür kristallerinin α-fazıdır.
Hem yeşil hem de siyah silisyum karbür aşağıdaki ortak özelliklere sahiptir:
| Dizin | Siyah silisyum karbür (A sınıfı) | Yeşil silisyum karbür |
| Kimyasal bileşim | SiC:%98-99,2 | SiC%98,8-99,5 |
| Mohs Sertliği: | 9.2-9.3 | 9.4-9.5 |
| Vicker sertliği: | 28-32 GPa | 33-34 not ortalaması |
| Spesifik yer çekimi: | 3,15-3,20 gr/ cm3 | 3,2-3,45 gr/ cm3 |
| Toplu yoğunluk (LPD boyutuna bağlıdır): | 0,8-1,5 g/ cm3 | 0,6-1,5 gr/ cm3 |
| Renk: | Siyah | Yeşil |
| Parçacık şekli: | Altıgen | Altıgen |
| Esneklik Modülü | 58-65×10 6 psi | 58-65×10 6 psi |
| Termal Genleşme katsayısı | 3,9-4,5×10 -6 /°C | 4,0-4,8×10 -6 /°C |
| Isı İletkenliği (25°C’de) | 70-130 W/M·K | 60-200W/M·K |
| Hammadde | Petrol kok, kuvars kumu | Petrol kok, kuvars kumu, Tuz |
| Mevcut Özellikler | F12-F220,F230-F1200,P40-P5000 | F12-F220,F230-F2000 |
Hem yeşil hem de siyah silisyum karbür aşağıdaki ortak özelliklere sahiptir:
1. Yüksek sıcaklıkta kimyasal stabilite:
Silisyum karbür, çok yüksek bir erime noktasına ve iyi bir yüksek sıcaklık direncine sahiptir; bu, yüksek sıcaklıktaki ortamlarda sabit fiziksel ve kimyasal özellikleri koruyabilmektedir. Silisyum karbür 1400 °C sıcaklıkta oksitlenmez, bunun yerine kristalin yüzeyinde ince bir silikon dioksit filmi tabakası oluşturur. Sonuç olarak ince film, silisyum karbürün görünümüne renkli bir gökkuşağı parlaklığı da verir.
2. İyi yüksek sıcaklık dayanımı:
Silisyum karbür çok yüksek bir erime noktasına sahiptir ve 1800 ila 1900 °C arasında değişen yüksek sıcaklıklara ve 2300 °C’lik bir alt akış sıcaklığına dayanabilir. Silisyum karbür ayrıca yüksek sıcaklıklarda iyi bir mukavemete ve darbe direncine sahiptir, bu da onu yaygın olarak kullanılan bir refrakter malzeme haline getirir çelik üretiminde.
3. Yüksek sertlik:
Silisyum karbür son derece yüksek bir sertliğe sahiptir, yalnızca elmastan daha düşüktür. Bu, silisyum karbürün sürtünme, kesme ve taşlama gibi alanlarda mükemmel aşınma direncine ve taşlama performansına sahip olmasını sağlar. Mohs ölçeğinde elmasın sertliği Mohs 10.0, yeşil silisyum karbürün sertliği Mohs 9.4-9.5 (Vickers sertliği 33-34Gpa) ve siyah silisyum karbürün sertliği Mohs 9.2-9.3’tür (Vickers sertliği 28-9.5). 32Gpa).
4. Mükemmel korozyon direnci:
Silisyum karbür, çoğu asit ve alkaliye karşı mükemmel korozyon direncine sahiptir. Güçlü asitler ve bazlarla reaksiyona girmez ve karmaşık sıcaklıklar ve kimyasal ortamlarda uzun süre stabil olarak kullanılabilir.
5. Mükemmel ısı iletkenliği:
Silisyum karbür, oda sıcaklığında 60-200 W/M · K ısı iletkenliğine sahip, ısıyı etkili bir şekilde aktarabilen yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Bu nedenle ısı emiciler ve ısı emiciler gibi termal olarak iletken malzeme veya kaplama için uygundur.
6. Daha düşük termal genleşme katsayısı:
Silisyum karbürün termal genleşme katsayısı 3,9-4,5 x10-6/°C olup, refrakter ürünler yapmak için kullanılır ve SiC seramikleri sürünmeye ve deformasyona daha az eğilimlidir.
7. Mükemmel yalıtım performansı:
Silisyum karbür, yüksek yalıtım performansına sahiptir ve yüksek sıcaklıklar ve yüksek elektrik alanı koşullarında istikrarlı yalıtım performansını koruyabilir. Bu nedenle sıklıkla elektronik bileşenler ve yalıtım malzemeleri olarak kullanılır ve aynı zamanda silisyum karbür seramiklerin üretilmesinde ana hammaddedir.
8. Daha düşük kütle yoğunluğu:
Silisyum karbürün özgül ağırlığı 3,2 g/cm3 olup çoğu metal ve korindondan daha düşüktür.
9. Kırılganlık ve dayanıklılık:
Silisyum karbür yüksek sertliğe sahip olmasına rağmen güçlü kırılganlığa ve biraz zayıf tokluğa sahiptir. Siyah silisyum karbürün tokluğu yeşil silisyum karbürün tokluğundan daha yüksektir.