سيراميك متقدم
تجد مواد السيراميك المتقدمة استخدامات متنوعة في الإلكترونيات, الاتصالات, طيران, جيش, وصناعات التكنولوجيا الفائقة. إنها مفيدة للغاية في أنظمة تكنولوجيا المعلومات مثل تصنيع الرقائق, سيراميك كهرضغطية, مكثف سيراميك, والتطبيقات المغناطيسية الفريت.
مبيعات السيراميك المتقدمة في الولايات المتحدة هي أ 30 صناعة مليار دولار. يتم تسجيل نمو 105 سنويا. السيراميك المتقدم هو مصطلح واسع يشمل ثلاثة أنواع مختلفة من المواد: أدوات السيراميك, السيراميك الإنشائي, والسيراميك الوظيفي.
- السيراميك الإنشائي- تم تصميم هذه المواد للحصول على قوة عالية, صدمة حرارية, والمقاومة الكيميائية. كما أنها تظهر صلابة ممتازة ومقاومة للأكسدة, تآكل, وارتداء. هذه الخصائص تجعلها مناسبة للبيئات غير الودية. تشمل بعض الخزفيات الإنشائية المستخدمة على نطاق واسع سيراميك كربيد السيليكون, سيراميك نيتريد السيليكون, وخزف الألومينا.
- أدوات السيراميك- تستخدم هذه المواد في إنتاج السلع الصناعية, أدوات المطبخ, تجهيزات المطابخ, وأدوات المائدة. أكثر أنواع سيراميك الأدوات شيوعًا تشمل الماس (شكل يحدث بشكل طبيعي), كربيد الأسمنت, مكعب نيتريد البورون, إلخ.
- سيراميك وظيفي- يتم إنشاء هذه المواد لتكون لها خصائص كهروضوئية مثل مصابيح LED أو أشعة الليزر. وهي تختلف اعتمادًا على الخصائص الفيزيائية المختلفة التي بدورها تجعلها مفيدة لوظائف محددة. في حالة السيراميك البصري, المواد تظهر كميات عالية من الشفافية, التلألؤ, ضوئي, وتأثيرات كهربية. ومن الأمثلة على ذلك ثاني أكسيد السيليكون, ثالث أكسيد التنغستن, والكادميوم تيلورايد. يمكن أيضًا تقسيم السيراميك الوظيفي إلى مغناطيسي, أشباه الموصلات, وعازل.
مزيلات كربيد السيليكون
يتكون جلخ سيراميك كربيد السيليكون من الكربوراندوم, المعروف كيميائيا باسم SiC. إنه مركب يتكون من جزيئات السيليكون والكربون المعبأة بشكل وثيق. يحدث بشكل طبيعي كمعدن مويسانيتي, وترتبط حبيباتها ببعضها البعض باستخدام الحرارة (1200 ℃ ~ 1400 ℃), المعروف أيضا باسم عملية التلبيد. قدرتها على تحمل التآكل الثقيل والإنتاج الاقتصادي يجعلها خيارًا مثاليًا للمواد الكاشطة. لديها تمدد حراري منخفض وخفيفة الوزن أيضًا. حسب متطلبات التطبيق, يمكن تطبيقه على حد سواء كمادة جلخ صلبة وفضفاضة.
يتم تصفيح جزيئات كربيد السيليكون على الورق لاستخدامها كأوراق صنفرة. يحظى المركب الصلب بشعبية كبيرة في الجواهري الحديثة بفضل اقتصاديات الإنتاج. أثناء تواجده في العمليات الصناعية, يتم استخدامه للشحذ, طحن, السفع الرملي, والقطع بالماء النفاث. يظهر سيراميك كربيد السيليكون مقاومة للأكسدة, الموصلية الحرارية الجيدة, و, التوصيل الكهربائي.
الميزات التي تجعل من كربيد السيليكون الخيار الأفضل لاستخدام المواد الكاشطة
كربيد السيليكون هو السيراميك الأكثر مقاومة للتآكل ويمكن أن يحتفظ بقوته في درجات حرارة عالية 1400 ℃. الميزات البارزة التي تجعله الخيار الأول كمادة كاشطة:
- سيراميك عالي القوة
- مادة خفيفة الوزن
- القدرة على الحفاظ على القوة في درجات حرارة عالية جدًا:
- مقاومة عالية للتآكل
- مقاومة عالية للتآكل
- اقتصادية للغاية في الإنتاج
أفضل وأثمن فوائد الاستخدام كربيد السيليكون جلخ هم كالآتي:
- أوقات انفجار أسرع بفضل سرعات القطع الفائقة
- وجود ضئيل للمحتوى المغناطيسي والتلوث
- سرعات قص فائقة تتناسب مع صلابتها وقوتها
- تركيبة أخف بكثير بالنسبة لتيارات الانفجار المعدنية الأخرى
- تكلفة منخفضة للمشتريات والتصنيع
- مجموعة كبيرة من أحجام الحبيبات
- مواد صديقة للبيئة قابلة للتحلل
إضافي, نناقش كل خاصية من خصائص SiC التي تجعلها مرشحًا قادرًا على استخدامها كمادة كاشطة:
الخصائص الفيزيائية
ناقشنا عددًا قليلاً من الخصائص الفيزيائية لكربيد السيليكون في هذه المقالة. في القياسات الفعلية, كثافته 3.20 جرام لكل متر مكعب, بصلابة 9.5 موس. نظرًا لأن معلمات التمدد الحراري لكربيد السيليكون تظل منخفضة, إنه مقاوم للصدمات الحرارية ويظهر موصلية حرارية منخفضة.
الخواص الكيميائية
كربيد السيليكون له خصائص قوية مضادة للمواد الكيميائية. إنه مقاوم للهجمات الحمضية ولكنه غير مستقر في الظروف القلوية. حيث أن المادة تتعرض لدرجات حرارة عالية للغاية في حدود 1300-1400 درجة مئوية, تتكون طبقة واقية خارجية تحتوي على ثاني أكسيد السيليكون. توفر هذه الطبقة غطاء لكريستال كربيد السيليكون الداخلي. حيث تزداد سماكة هذه الطبقة الواقية, يقاوم جزيئات كربيد السيليكون من الاندماج مع المواد الكيميائية الأخرى.
الخصائص الكهربائية
الموصلية الكهربائية لكربيد السيليكون تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة, تنخفض الموصلية الكهربائية. عندما يتم الاحتفاظ بكربيد السيليكون في حالة درجة حرارة ثابتة, يعرض خصائص أشباه الموصلات. يمكن تغيير الموصلية الكهربائية الإجمالية لكربيد السيليكون بناءً على شوائبها المختلفة.
تاريخ موجز لسيراميك كربيد السيليكون
تم إنتاج كربيد السيليكون منذ ذلك الحين 1893 في المقام الأول كمادة كاشطة. يتم استخدام عملية التلبيد لتحقيق الترابط الوثيق بين جزيئات SiC للحصول على مادة خزفية صلبة. تم توفير ركائز كربيد السيليكون التجارية للصناعة منذ ذلك الحين 1987.
- في السنة 1905, تم اكتشاف أول نيزك يحملهكربيد السيليكون في كتلته
- 1907كان العام الذي شهد أول LED قائم على كربيد السيليكون (الصمام الثنائي الباعث للضوء)
- في 1955, ابتكرت LELY مفهوم الكربنة عالية الجودة لكربيد السيليكون لتمكين استخدامها كمواد إلكترونية
- السنة 1958 شهد المؤتمر الأول في العالم على كربيد السيليكون علىفي بوسطن
أنواع مختلفة من سيراميك كربيد السيليكون
- كربيد السيليكون الملبد- يتم إنتاج المادة عن طريق خلط مواد التلبيد غير الأكسيدية (المعادن وأكاسيد المعادن التي لا تتحلل في كربيد كربيد) مع مسحوق كربيد السيليكون الناعم والنقي. تتبع العمليات خطوات مثل الضغط المتساوي, يموت الصحافة, وعمليات القولبة بالحقن.
- نيتريد كربيد السيليكون- تعرض المادة مقاومة تآكل وتآكل استثنائية. يتكون عن طريق ربط النيتروجين بجزيئات كربيد السيليكون حيث يتم إطلاقها مع السيليكون أو المواد المضافة الأخرى.
- كربيد السيليكون المرتبط بالتفاعل- عندما يتعرض السيليكون المصهور للكربون المسامي (أو الجرافيت), ينتج التفاعل الكيميائي كربيد السيليكون المرتبط بالتفاعل. يُعرف أيضًا باسم كربيد السيليكون السيليكوني.
- كربيد السيليكون المرتبط بالطين- تتشكل المادة عندما يتم تلبيد المسحوق الناعم من كربيد السيليكون باستخدام الطين كمادة مضافة للتلبيد. تتم عملية التلبيد عند درجة حرارة 1350 درجة مئوية. المواد التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة عادة ما يكون لها مسامية 24%.
- كربيد السيليكون المترسب بالبخار الكيميائي- يتم إجراء عملية ترسيب البخار الكيميائي على جزيئات كربيد السيليكون في وجود مشتق سيلاني متطاير مع الهيدروجين والنيتروجين. يتم تسخين مزيج المادة هذا في نطاق 900 – 1200 درجة مئوية للحصول على كربيد السيليكون المترسب بالبخار الكيميائي.
أنواع مواد صنفرة كربيد السيليكون المتوفرة في السوق
مسحوق كربيد السيليكون (أنتجت كيميائيا)
هذا هو أكثر المواد الكاشطة المتوفرة بكربيد السيليكون شيوعًا. يتم إنتاجه عن طريق تفاعل البولي سيلوكسانات المتبخرة والتحلل الحراري لإنتاج مسحوق كربيد السيليكون. عملية التسخين البسيطة من خطوة واحدة بسيطة واقتصادية. يتم إدخال بولي سيلوكسان مبخر إلى غرفة تفاعل ساخنة تبلغ درجة حرارتها 1600 درجة مئوية والتي تكون قادرة على تحويل بخار بولي سيلوكسان إلى مسحوق كربيد السيليكون.
ورق صنفرة من كربيد السيليكون
يستخدم ورق الصنفرة من كربيد السيليكون لعمليات الصنفرة الجافة والرطبة. كما أنها تستخدم للتخلص من الصدأ باستخدام فريك الدورة. يتم تطبيقه بكفاءة في عمليات مثل إعادة صقل الأرضيات الخشبية وإزالة حواف الزجاج والمعادن. غالبًا ما يستخدمه الفنانون لمنح نحاتي الرخام والحجر تشطيبًا مناسبًا.
ورقة الصنفرة كربيد السيليكون
تتكون ورقة الصنفرة من حبيبات كربيد السيليكون الصلبة والحادة. حيث أن حجم الحبيبات صغير والحصى هش, ليس لها عمر استخدام طويل. تستخدم في أعمال الصنفرة المختلفة للأسطح مثل الرخام, فلز, حجر, زجاج, البلاستيك الصلب, إلخ.
مسحوق كربيد السيليكون
هذا معدن طبيعي. يستخدم شكل المسحوق على نطاق واسع في عمليات الكشط مثل القطع بالماء النفاث, طحن, والسفع الرملي. تعد مساحيق كربيد السيليكون وسيلة طحن مثالية للتلميع الخشن والطحن الدقيق للمعادن الحديدية, أشباه الموصلات, وحتى السيراميك.
عجلة جلخ من كربيد السيليكون
آلات الطحن مزودة بعجلات للتشغيل المستمر والتطبيق على مساحات أكبر من السطح. غالبًا ما يتم تصنيع قلب عجلة الطحن من مواد مركبة. يتم استخدام عجلة طحن كربيد السيليكون للمعادن غير الحديدية بسبب قدرتها السريعة على القطع. ومن ثم يتم استخدام الحبيبات الحادة على المعادن اللينة. يمكن استخدام العجلات المطلية بكربيد السيليكون الأخضر على أسطح الكربيد. في نفس الوقت, تجد العجلات المطلية بكربيد السيليكون الأسود استخدامها على الأسطح الحجرية والبلاستيكية.
حجر شحذ من كربيد السيليكون
تستخدم أحجار الشحذ بشكل شائع لشحذ السكاكين المصنوعة من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن لحجر الشحذ من كربيد السيليكون أن يشحذ السكاكين بسرعة دون الكثير من التآكل. ال 9-10 صلابة موس تجعلها مادة متينة للاستخدام على المدى الطويل.
العمليات الصناعية حيث تكون مواد جلخ السيليكون مفيدة:
- كبائن الرش لتطبيقات مختلفة
- تفجير الخزان باستخدام السوائل الهيدروليكية
- إعادة صقل المواقد العتيقة
- كوسيلة إضاءة للتفجير
- مواد معدنية خارجية للتشطيب والحفر (على سبيل المثال, أعمدة الإنارة, أثاث الفناء, إلخ.)
- إعداد سرير الشاحنة
- تنظيف وتلميع الزجاج والمعادن
- تلميع المجوهرات
مصنع المواد الخام كربيد السيليكون في الصين
شركة Henan Superior Abrasives Co.,Ltd لديها أكثر من 20 سنوات من الخبرة في مجال الكشط. نحن المورد الرئيسي لكربيد السيليكون والمنتجات ذات الصلة في الصين. نحن نقدم كربيد السيليكون الأسود, رمل الكوارتز السيليكون, ومنتج فحم الكوك. يتم استخدام المواد الكهربائية في درجات حرارة عالية للحصول على حبيبات بلورات سداسية. تتميز حبيبات كربيد السيليكون الأسود بتمدد حراري منخفض, الموصلية الكهربائية والحرارية العالية, وهي صعبة للغاية. كانت متوفرة في ما يلي الأحجام:
- انقسام ماكرو كربيد السيليكون الأسود
- حبيبات ماكرو كربيد السيليكون الأسود
- مسحوق مايكرو كربيد السيليكون الأسود
كربيد السيليكون الأخضر, وهي أعلى جودة من كربيد السيليكون الأسود, لديه صلابة قريبة من الماس. يوفر وسيلة تلميع وطحن ممتازة. مادة لا تتأثر بوجود أي مواد كيميائية. كانت متوفرة في ما يلي الأحجام:
- مسحوق دقيق كربيد السيليكون الأخضر
- حبيبات ماكرو كربيد السيليكون الأخضر
