RB-SiC
Właściwości i obszary zastosowań
Węglik krzemu to doskonały wybór wśród materiałów o wysokiej wydajności
Węglik krzemu posiada niezwykłe właściwości użytkowe. Charakteryzuje się niezwykle wysoką twardością i dużą odpornością na zużycie. Jego przewodność cieplna jest wysoka, co zapewnia mu doskonałą wydajność rozpraszania ciepła. Ponadto wykazuje dobrą stabilność chemiczną i jest odporny na korozję.
RB-SiC
Węglik krzemu wiązany reakcyjnie
Właściwości
Właściwości fizyczne
Odporność na wysokie temperatury: Długotrwała temperatura pracy w środowisku utleniającym wynosi ≤1400°C, a w krótkim okresie może osiągnąć 1600°C (po utlenieniu wolnego krzemu tworzy się warstwa ochronna SiO₂).
Odporność na szok termiczny: Dzięki niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej (3,5-4,5×10-⁶/K) może wytrzymać szybki cykl chłodzenia i ogrzewania w temperaturze 1000°C.
Near-Net-Shaping: SiC powstaje bezpośrednio w wyniku reakcji krzemu i węgla. Precyzyjne kształty (takie jak porowate struktury i nieregularne elementy) mogą być formowane bez skomplikowanych procesów obróbki.
Wytrzymałość mechaniczna: Wytrzymałość na zginanie wynosi 250-300 MPa, wytrzymałość na ściskanie 1800-2000 MPa, a twardość HV 18-22 GPa (twardość Mohsa 9).
Gospodarka
Niski koszt: Temperatura produkcji (1400-1600°C) jest niższa niż w przypadku SiSiC (1600-1800°C), a wymagania dotyczące surowców są niskie. Cena wynosi tylko 1/3 do 1/5 ceny SiSiC.
Charakterystyka procesu
Near-Net-Shaping: SiC powstaje bezpośrednio w wyniku reakcji krzemu i węgla. Precyzyjne kształty (takie jak porowate struktury i nieregularne elementy) mogą być formowane bez skomplikowanych procesów obróbki.
Wysoka porowatość: Zawiera 10-15% porów wewnątrz, które są wypełnione wolnym krzemem (zawartość wolnego krzemu wynosi 10-15%). Gęstość wynosi tylko 2,5-2,7 g/cm³ (mniej niż 3,0-3,15 g/cm³ SiSiC).
Stabilność chemiczna
Odporność na korozję: Ma umiarkowaną odporność na kwasy (takie jak kwas siarkowy i kwas azotowy) i roztwory alkaliczne, ale wolny krzem jest łatwo korodowany przez kwas fluorowodorowy.
Odporność na utlenianie: Gdy temperatura przekracza 1400°C, wolny krzem utlenia się, tworząc szklaną warstwę SiO₂, która hamuje dalsze utlenianie.
Typowe obszary zastosowań
Piece przemysłowe i obróbka cieplna
Meble do pieców: Płyty dociskowe i saggary do spiekania ceramiki (odporne na wysokie temperatury 1300°C, o żywotności 8-12 miesięcy).
Wymienniki ciepła: wysokotemperaturowe urządzenia do odzyskiwania gazów spalinowych (odporne na erozję cząstek i korozję).
Komponenty odporne na zużycie i mechaniczne
Sprzęt do piaskowania: Dysze do piaskowania z węglika krzemu (o żywotności ponad 10 razy większej niż w przypadku produktów stalowych).
Elementy pomp i zaworów: Wirniki pomp szlamowych i pierścienie uszczelniające (odporne na zużycie przez cząstki stałe).
Ochrona środowiska i energia
Odsiarczanie spalin (FGD): Wykładziny wież absorpcyjnych i rur natryskowych (odporne na media korozyjne o wartości pH 2-12).
Elektrownie węglowe: Kolana rurociągów transportujących proszek węglowy (odporne na zużycie i utlenianie w wysokiej temperaturze).
Przemysł chemiczny i metalurgia
Wykładziny reaktorów: Materiały wykładzinowe do reaktorów kwasoodpornych (takich jak piece do syntezy kwasu solnego).
Wytapianie cynku: Naczynia destylacyjne (odporne na korozję oparów metalu i wysokie temperatury).
Inne pola
Pomocniczy sprzęt półprzewodnikowy: Tygle kwarcowe (wspomagające wzrost płytek w wysokich temperaturach).
Przemysł wojskowy i lotniczy: Termiczne osłony ochronne do głowic poszukiwawczych pocisków rakietowych (odporne na nagrzewanie aerodynamiczne w temperaturze 1600°C w krótkim okresie).
Zalety i ograniczenia
| Zalety | Tania masowa produkcja złożonych kształtów |
| Doskonała odporność na szok termiczny, odpowiednia do środowisk z wahaniami temperatury | |
| Umiarkowana odporność na korozję, spełniająca większość wymagań przemysłowych | |
| Ograniczenia | Wolny krzem prowadzi do spadku wytrzymałości w wysokich temperaturach (>1400°C, a utlenianie przyspiesza). |
| Niska gęstość ogranicza jego zastosowanie w scenariuszach wysokiego ciśnienia lub wysokiej czystości | |
| Łatwo ulega erozji pod wpływem silnie korozyjnych mediów, takich jak kwas fluorowodorowy |
Przypadki zastosowań
Przemysł ceramiczny
Przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją płytek ceramicznych w Chinach zastosowało płyty dociskowe RBSiC w celu zastąpienia tradycyjnych korundowych mebli piecowych. Wydajność jednego pieca wzrosła o 20%, a koszty konserwacji zostały zmniejszone o 60%.
Ochrona środowiska
W systemie odsiarczania spalin w elektrowni węglowej w Stanach Zjednoczonych zastosowano rury natryskowe RBSiC o żywotności 5 lat, która jest znacznie wyższa niż w przypadku rur ze stali nierdzewnej (1-2 lata).
Produkcja półprzewodników
Fabryka wafli w Japonii używała tygli kwarcowych RBSiC, które pracowały nieprzerwanie przez 1000 godzin bez deformacji w temperaturze 1500°C, a ich koszt wynosił tylko 40% w porównaniu z tyglami SiSiC.
Sugestie dotyczące wyboru
| Obowiązujące scenariusze | Wrażliwe na budżet i wymagające odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze (≤1400°C) |
| Potrzeba złożonych kształtów lub porowatych struktur (takich jak dystrybutory gazu) | |
| Umiarkowane wymagania dotyczące odporności na zużycie i korozję | |
| Alternatywne rozwiązania | Jeśli wymagana jest wyższa temperatura (>1600°C) lub ultrawysoka czystość, zalecane jest zastosowanie węglika krzemu SiSiC lub spiekanego węglika krzemu S-SiC. |
Przykłady produktów
Dostosuj swoje części już dziś!
Dysponujemy szeroko zakrojonymi technologiami dostosowywania produktów z węglika krzemu, takimi jak technologia materiałowa, technologia przetwarzania, technologia projektowania i zintegrowana technologia procesowa od materiałów do produktów. Dlatego jesteśmy w stanie sprostać różnym wymaganiom w zakresie dostosowywania. Jeśli potrzebujesz dalszych rozwiązań w zakresie dostosowywania lub chcesz dowiedzieć się o innych rodzajach procesów związanych z produktami z węglika krzemu, skontaktuj się najpierw z naszym zespołem inżynierów.
