ซิลิคอนคาร์ไบด์: ลักษณะเฉพาะ เกรด และการสังเคราะห์ และการใช้งาน

● ทนต่ออุณหภูมิสูง: แม้ที่อุณหภูมิ 1600-1650°C คุณสมบัติทางกลและรูปร่างของชิ้นส่วนเซรามิก SiC ก็ยังคงอยู่ได้ดี

● ค่าการนำความร้อนสูง: สามารถเข้าถึง 120~200 W/km รองจาก อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) และเบริลเลียมออกไซด์ (BeO) เท่านั้น

● ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ (CTE): SiC (4.0~4.5-6/K) เป็นหนึ่งในเซรามิกอุตสาหกรรมที่มีการขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกับชิป Si มากที่สุด (2.5 ~4.2 x 10-6/K)

● ความแข็ง / ความต้านทานต่อการเสียดสี: ความแข็ง Mohs อยู่ที่ 9.5 ซึ่งต่ำกว่าเพชรเล็กน้อย (10) เล็กน้อย

● ความต้านทานการกัดกร่อน: เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์เฉื่อยทางเคมีมากที่สุดในบรรดาเซรามิกขั้นสูงทั้งหมด ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่างๆ มันสามารถต้านทานความชราได้

● อื่นๆ: น้ำหนักเบา (3.1~3.2g/cm ³ ) โมดูลัสยืดหยุ่นสูง (400~450GPa) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม ไม่เปียกหรือกัดเซาะโดยโลหะหลอมเหลวส่วนใหญ่ คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ ฉนวนไฟฟ้าที่ดี และไม่เป็นพิษ

เกรดและการสังเคราะห์

ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างเซรามิก เกรดของมันถูกแบ่งส่วนใหญ่ตามกระบวนการเผาผนึกและระดับของความหนาแน่นดังนี้:

1. ชนิดเผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC)

● วิธีการสังเคราะห์:

การทำให้หนาแน่นขึ้นทำได้โดยการเผาผนึกแบบโซลิดเฟสที่อุณหภูมิสูงและความดันบรรยากาศ โดยการเติมสารช่วยในการเผาผนึก เช่น โบรอนและคาร์บอน นี่เป็นกระบวนการที่พบบ่อยและประหยัดที่สุด

● ประสิทธิภาพ:

ความหนาแน่นสูง (ความหนาแน่นทางทฤษฎี≥98%) ความแข็งแรง ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม

● การใช้งาน:

แหวนซีล แบริ่ง หัวฉีด ไลเนอร์ที่ทนต่อการสึกหรอ เฟอร์นิเจอร์เตาเผา (saggers ลูกกลิ้ง) ฯลฯ

2. ชนิดพันธะปฏิกิริยา (RBSiC)

● วิธีการสังเคราะห์:

หลังจากผสมและขึ้นรูปผง α-SiC และผงคาร์บอนแล้ว ทั้งสองจะทำปฏิกิริยากับซิลิคอนหลอมเหลวหรือไอซิลิคอนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง β-SiC ซึ่งเติมเต็มรูขุมขนและทำให้มีความหนาแน่นขึ้น

● ประสิทธิภาพ:

ความหนาแน่นสูง การเสียรูปของการเผาผนึกในอุดมคติ ความแม่นยำของขนาดสูง รอบการเตรียมการที่สั้น และต้นทุนต่ำ แต่วัสดุมักจะประกอบด้วยซิลิคอนอิสระจำนวนเล็กน้อย ซึ่งจะจำกัดอุณหภูมิการทำงานสูงสุด (ประมาณ 1,350°C) เนื่องจากซิลิคอนจะละลาย

● การใช้งาน:

ส่วนประกอบที่ต้องการความแม่นยำในมิติสูง เช่น ซีลเชิงกลที่มีความแม่นยำ ขายึดเครื่องทำความร้อนในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ลูกกลิ้ง ฯลฯ

3. ชนิดตกผลึกซ้ำ (R-SiC)

● วิธีการสังเคราะห์:

กระบวนการเผาผนึกแบบไร้แรงดันซึ่งใช้การถ่ายโอนมวลการระเหย-การควบแน่นของ SiC ที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้เกิดการเจริญเติบโตและการยึดเกาะของเมล็ดข้าว โดยไม่ต้องเติมสารช่วยเผาผนึกใดๆ

● ประสิทธิภาพ:

บริสุทธิ์อย่างยิ่งและปราศจากกระจก ให้ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม (สามารถใช้งานได้ในระยะยาวที่สูงกว่า 1600°C) และต้านทานต่อออกซิเดชันและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม มีความพรุนสูง (ประมาณ 15%-20%) และมีความแข็งแรงเชิงกลค่อนข้างต่ำ

● การใช้งาน:

เฟอร์นิเจอร์เตาเผาคุณภาพสูง (เช่น ส่วนรองรับและคาน) หัวฉีดหัวเผา ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน และการใช้งานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีออกซิเจนสูง

4. ชนิดกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIPSiC)

● วิธีการสังเคราะห์:

การเผาผนึกจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงโดยใช้ความดันสูงมาก (การกดร้อน) หรือก๊าซแรงดันสูงแบบไอโซโทรปิก (การกดไอโซสแตติกแบบร้อน) โดยทั่วไปจะมีการเพิ่มตัวช่วยในการเผาผนึก

● ประสิทธิภาพ:

การได้รับความหนาแน่นตามทฤษฎีเกือบ 100% พร้อมด้วยเกรนที่ละเอียดและสม่ำเสมอ ส่งผลให้มีคุณสมบัติทางกลสูงสุด (ความแข็งแรงและความเหนียว) ในทุกเกรด

● การใช้งาน:

ใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการด้านประสิทธิภาพที่ต้องการอย่างมาก เช่น การชุบเกราะ ส่วนประกอบที่สำคัญด้านการบินและอวกาศ และเครื่องมือตัดคุณภาพสูง เนื่องจากมีราคาสูง ขอบเขตการใช้งานจึงมีจำกัด

การใช้เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์

เนื่องจากเกรดต่างๆ ของซิลิคอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป จึงสามารถปรับให้เข้ากับอุตสาหกรรมเฉพาะเจาะจงได้อย่างแม่นยำ และเปลี่ยนเป็นโซลูชันทางธุรกิจของคุณได้ ตารางต่อไปนี้แสดงรายการแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องตามประสิทธิภาพ ซึ่งเราหวังว่าจะเป็นประโยชน์

ข้อสรุป

กล่าวโดยสรุป ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่มีความอเนกประสงค์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความต้านทานการสึกหรอ ประสิทธิภาพทางความร้อน และความเฉื่อยทางเคมี ซึ่งเหนือกว่าเซรามิกเชิงวิศวกรรมอื่นๆ มาก มีวิธีสังเคราะห์ที่หลากหลาย ส่งผลให้ได้ผลิตภัณฑ์เกรดต่างๆ ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ทำให้เกิดสถานการณ์การใช้งานที่ท้าทายมากมาย ช่วยให้สามารถทะลุขีดจำกัดที่สูงขึ้น และมอบโซลูชันต้นทุนรวมที่ดีกว่า

JingHui Industry เป็นซัพพลายเออร์มืออาชีพของส่วนประกอบซิลิคอนไนไตรด์คุณภาพสูงที่ทำจากวัสดุเกรดต่างๆ กรุณาส่งคำถามถึงเราหากคุณสนใจ