Yaygın olarak kullanılan aşındırıcı malzemelerden biri olan silisyum karbür (Carborundum), termodinamik, kimyasallar ve fizikte birçok avantaja sahiptir. Lepleme, aşındırıcılar, boyalar ve refrakterler için uygundur. Silisyum karbürün özellikleri aşağıdaki yönlerden gösterilmiştir:
Kimyasallarda silisyum karbürün özellikleri:
-
Silisyum karbür güçlü oksidasyon direncine sahiptir.
Havada 1000 °C’ye ısıtıldığında, silisyum karbür sadece yüzeyde oksitlenir ve bir silikon dioksit filmi oluşturur. Film, silisyum karbür malzemeyi oksidasyondan koruyabilir.
1300 °C’ye ısıtıldığında, kristobalit silikon dioksit film tabakasında çökelmeye başladı. Kristal formunun değişmesi film tabakasının çatlamasına neden oldu ve oksidasyon hızı biraz arttı.
1500-1600 °C’ye ısıtıldığında silikon dioksit film tabakası kalınlaşacak ve oksidasyona karşı koruma yeteneği artacaktır. Bu nedenle silisyum karbür, yüksek sıcaklıklarda çok kararlı olabilir. 1627 °C’nin üzerine ısıtıldığında, silisyum karbürün oksidasyon direnci hızla düşecektir.
-
Silisyum karbür güçlü kimyasal stabiliteye sahiptir.
Silisyum karbürün kimyasal kararlılığı, oksidasyona direnme yeteneğinden de kaynaklanmaktadır.
Çeşitli aşındırıcı maddelerin silisyum karbür üzerindeki etkileri aşağıdaki gibidir:
| reaktif bileşik madde | Sıcaklık ( °C) | Silisyum karbürün reaksiyonu ve aşınması |
| MgO | 740 | Tepki yok |
| 1000 | Reaksiyon başlar | |
| 1555 | Silisyum karbürün ayrışma reaksiyonu açıkça meydana gelir | |
| CaO | 1000 | Reaksiyon başlar |
| 1690-1740 | Kalsiyum karbür ve kalsiyum silikat üretin | |
| Al2O3 | 1700 | Tepki yok |
| TiO2 | 1720 | Karbon varlığında reaksiyon |
| Cr2O3 | 1600 | Reaksiyon gerçekleşir ve krom silikat oluşur. |
| Fe2O3 ve FeO | 1300 | Reaksiyon başlar |
| 1500 | bariz tepki | |
| 1500-1600 | Fe2O3, karbon varlığında demir silikat oluşturmak için SiC ile reaksiyona girer. | |
| CuO | 800 | Reaksiyon başlar |
| 1500 | Bakır silikat üretmek için reaksiyon | |
| Na2O3 | Oksitleyici bir atmosferde silisyum karbür tamamen oksitlenir | |
| KOH | Kalsiyum karbür ayrışır ve erir | |
| alkali karbonat | Silisyum karbide saldırır ve ayrıştırır | |
| Na2CO3 | 900 | Silisyum karbide saldırır ve ayrıştırır |
| K2CO3 | 1100 (15 dakika için) | Silisyum karbür tamamen çözülür |
| Durum | 525 | Tepki yok |
| FeS | 1200 (15 dakika için) | Silisyum karbür aşınmış |
| Sodyum silikat | 1300 | Güçlü oksitleyici bir atmosferde, silisyum karbür ayrışır. |
| Kalsiyum silikat | 1700 (15 dakika için) | Tepki yok |
| 2FeO. SiO2 | 1400 (15 dakika için) | Reaksiyon |
Fizikte silisyum karbürün özellikleri:
-
Silisyum karbürün sertliği
Silisyum karbürün sertliği erimiş alümina ve elmas arasındadır. Siyah silisyum karbürün Mohs sertliği 9.2-9.3, yeşil silisyum karbürün Mohs sertliği 9.4-9.5’tir. Karborundum’un Vickers sertliği 3100-3400kg/mm2’dir. Silisyum karbürün sertliği sıcaklık artışı ile azalacaktır. 1200 °C’lik yüksek bir sıcaklıkta, silisyum karbürün sertliği, erimiş alüminanınkinin iki katına ulaşabilir.
-
Silisyum karbürün tokluğu
Silisyum karbür aşındırıcının tokluğu, dış kuvvet etkisi altında kırılmanın zorluğunu ifade eder. Örnek olarak F46 kumu alınırsa, statik basınç yöntemiyle test edilen karborundum’un tokluğu yaklaşık %68-78’dir.
Erimiş alümina ile karşılaştırıldığında, silisyum karbürün mekanik mukavemeti daha yüksektir. Örneğin F120, silisyum karbürün basınç dayanımı 186KN/cm2 ve korundum aşındırıcının basınç dayanımı 100KN/cm2’dir.
-
Silisyum karbürün rengi
Silisyum karbür, siyah silisyum karbür ve yeşil silisyum karbür olarak ikiye ayrılır. Rengine, kristaldeki safsızlıkların içeriği ve türü neden olur. Siyah silisyum karbür açık mavi-siyahtır, birinci sınıf siyah SiC’nin saflığı %98’dir. Yeşil silisyum karbür yeşildir ve birinci sınıf yeşil SiC’nin saflığı %99’dur.
-
Silisyum karbürün termal iletkenliği ve lineer genleşme katsayısı
Farklı sıcaklıklarda (x10-6/ °C) silisyum karbürün termal genleşme katsayısı:
| 100-500 °C | 100-900 °C | 15-1000 °C | 25-1700 °C | 20-1000 °C | 20-1525 °C | 20-1000 °C | 20-1470 °C |
| 4.1 | 4.47 | 4.35 | 4.3 | 5.2 | 4.9 | 4.3 | 4.5 |
25-1400 °C sıcaklıkta, silisyum karbürün ortalama termal genleşme katsayısının 4.4×10-6/°C, erimiş alüminanın termal genleşme katsayısının ise 7-8×10-6/°C olduğu görülebilir.
-
Silisyum karbürün elektriksel iletkenliği
Safsızlıkların eklenmesi nedeniyle, silisyum karbür yarı iletken özelliklere sahiptir. Silisyum karbürün iletkenliği, elektrik alan yoğunluğunun artmasıyla hızla artar ve doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptir. Ayrıca silisyum karbürün iletkenliği de sıcaklıkla değişir.