सिलिकॉन कार्बाइड: विशेषताएँ, ग्रेड और संश्लेषण, और उपयोग

● उच्च तापमान प्रतिरोध: 1600-1650 ℃ के तापमान पर भी, SiC सिरेमिक भागों के यांत्रिक गुण और आकार अच्छी तरह से रह सकते हैं।

● उच्च तापीय चालकता: यह 120~200 W/किमी तक पहुंच सकती है, जो एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) और बेरिलियम ऑक्साइड (BeO) के बाद दूसरे स्थान पर है।

● थर्मल विस्तार का कम गुणांक (सीटीई): SiC (4.0~4.5-6/K) औद्योगिक सिरेमिक में से एक है जिसका थर्मल विस्तार Si चिप्स (2.5 ~4.2 x 10-6/K) के सबसे करीब है।

● कठोरता/अपघर्षक प्रतिरोध: इसकी मोह कठोरता 9.5 है, जो हीरे (10) से थोड़ी ही कम है।

● संक्षारण प्रतिरोध: यह सभी उन्नत सिरेमिक के बीच सबसे अधिक रासायनिक रूप से निष्क्रिय उत्पादों में से एक है। विभिन्न कठोर वातावरणों में, यह उम्र बढ़ने का विरोध कर सकता है।

● अन्य: हल्के वजन (3.1 ~ 3.2 ग्राम / सेमी ³ ), उच्च लोचदार मापांक (400 ~ 450 जीपीए), उत्कृष्ट थर्मल शॉक, अधिकांश पिघले हुए धातुओं द्वारा गीला या घिसा हुआ नहीं, अर्धचालक गुण, अच्छा विद्युत इन्सुलेशन, और गैर विषैले।

ग्रेड और संश्लेषण

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक संरचनात्मक घटकों के लिए एक मूलभूत सामग्री है। इसका ग्रेड मुख्य रूप से सिंटरिंग प्रक्रिया और घनत्व की डिग्री के अनुसार निम्नानुसार विभाजित है:

1. दबाव रहित सिन्जेड प्रकार (SSiC)

● संश्लेषण विधि:

बोरान और कार्बन जैसे सिंटरिंग सहायक पदार्थों को जोड़कर उच्च तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर ठोस-चरण सिंटरिंग के माध्यम से घनत्व प्राप्त किया जाता है। यह सबसे आम और किफायती प्रक्रिया है.

● प्रदर्शन:

उच्च घनत्व (≥98% सैद्धांतिक घनत्व), उत्कृष्ट शक्ति, कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध।

● अनुप्रयोग:

सीलिंग रिंग, बियरिंग, नोजल, पहनने के लिए प्रतिरोधी लाइनर, भट्ठा फर्नीचर (सैगर्स, रोलर्स), आदि।

2. प्रतिक्रिया-बंधित प्रकार (RBSiC)

● संश्लेषण विधि:

α-SiC पाउडर और कार्बन पाउडर को मिश्रित और ढाला जाने के बाद, वे β-SiC उत्पन्न करने के लिए उच्च तापमान पर पिघले हुए सिलिकॉन या सिलिकॉन वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जो छिद्रों को भरता है और घनत्व प्राप्त करता है।

● प्रदर्शन:

उच्च घनत्व, आदर्श सिंटरिंग विरूपण, उच्च आयामी सटीकता, लघु तैयारी चक्र और कम लागत। लेकिन सामग्री में आमतौर पर थोड़ी मात्रा में मुक्त सिलिकॉन होता है, जो इसके अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान (लगभग 1350 डिग्री सेल्सियस) को सीमित करता है क्योंकि सिलिकॉन पिघल जाएगा।

● अनुप्रयोग:

उच्च-आयामी सटीकता आवश्यकताओं वाले घटक, जैसे सटीक यांत्रिक सील, फोटोवोल्टिक उद्योग में हीटर ब्रैकेट, रोलर्स इत्यादि।

3. पुन: क्रिस्टलीकृत प्रकार (R-SiC)

● संश्लेषण विधि:

एक दबाव रहित सिंटरिंग प्रक्रिया जो बिना किसी सिंटरिंग सहायता के, अनाज के विकास और बंधन को प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान पर SiC वाष्पीकरण-संक्षेपण द्रव्यमान हस्तांतरण का उपयोग करती है।

● प्रदर्शन:

बेहद शुद्ध और कांच से मुक्त, यह उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध (1600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर लंबे समय तक उपयोग करने में सक्षम) और उत्कृष्ट ऑक्सीकरण और थर्मल शॉक प्रतिरोध प्रदान करता है। हालाँकि, इसमें उच्च सरंध्रता (लगभग 15%-20%) और अपेक्षाकृत कम यांत्रिक शक्ति है।

● अनुप्रयोग:

हाई-एंड भट्ठी फर्नीचर (जैसे समर्थन और बीम), बर्नर नोजल, हीट एक्सचेंजर ट्यूब, और उच्च तापमान, ऑक्सीजन युक्त वातावरण से जुड़े अन्य अनुप्रयोग।

4. हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग प्रकार (HIPSiC)

● संश्लेषण विधि:

अत्यधिक उच्च दबाव (गर्म दबाव) या आइसोट्रोपिक उच्च दबाव गैस (गर्म आइसोस्टैटिक दबाव) का उपयोग करके उच्च तापमान पर सिंटरिंग की जाती है। सिंटरिंग सहायता आम तौर पर जोड़ी जाती है।

● प्रदर्शन:

बारीक और एकसमान दानों के साथ लगभग 100% सैद्धांतिक घनत्व प्राप्त करने से सभी ग्रेडों में उच्चतम यांत्रिक गुण (ताकत और कठोरता) प्राप्त होते हैं।

● अनुप्रयोग:

अत्यधिक मांग वाली प्रदर्शन आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि कवच चढ़ाना, महत्वपूर्ण एयरोस्पेस घटक और उच्च अंत काटने वाले उपकरण। इसकी उच्च लागत के कारण, इसके अनुप्रयोग का दायरा सीमित है।

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उपयोग

क्योंकि सिलिकॉन कार्बाइड के विभिन्न ग्रेड गुणों के अलग-अलग संयोजन प्रदान करते हैं, उन्हें विशिष्ट उद्योगों के लिए सटीक रूप से तैयार किया जा सकता है और आपके व्यावसायिक समाधानों में परिवर्तित किया जा सकता है। निम्नलिखित तालिका प्रदर्शन के आधार पर संबंधित अनुप्रयोगों को सूचीबद्ध करती है, जो हमें आशा है कि सहायक होगी।

निष्कर्ष

संक्षेप में, सिलिकॉन कार्बाइड एक बहुमुखी उन्नत सिरेमिक सामग्री है, विशेष रूप से पहनने के प्रतिरोध, थर्मल प्रदर्शन और रासायनिक जड़ता के मामले में, जो अन्य इंजीनियर सिरेमिक से कहीं अधिक है। इसमें विभिन्न प्रकार की संश्लेषण विधियाँ हैं, जिसके परिणामस्वरूप अद्वितीय गुणों वाले विभिन्न ग्रेड के उत्पाद प्राप्त होते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड के हिस्से कई चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोग परिदृश्यों को सक्षम करते हैं, जिससे उन्हें उच्च सीमाओं को तोड़ने और बेहतर कुल लागत समाधान प्रदान करने की अनुमति मिलती है।

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