Carbură de siliciu, compus cristalin, extrem de dur, produs sintetic de siliciu și carbon. Formula sa chimică este SiC. De la sfârșitul secolului al XIX-lea carbură de siliciu a fost un material important pentru tapetele de nisip, roțile de șlefuit și instrumentele de tăiere. Mai recent, a găsit aplicații în garnituri și elemente de încălzire refractare pentru cuptoare industriale, în piese rezistente la uzură pentru pompe și motoare cu rachete și în substraturi semiconductoare pentru diode cu emisie de lumină.
refractar: carbura de siliciu
Ceramica din carbură de siliciu (SiC) este realizată printr-un procedeu denumit lipire de reacție, inventat de americanul Edward G.
Descoperire.
Carbură de siliciu a fost descoperită de inventatorul american Edward G. Acheson în 1891. În timp ce încerca să producă diamante artificiale, Acheson a încălzit un amestec de argilă și cocsă pudră într-un vas de fier, cu bolul și o lumină obișnuită cu arc de carbon care servește ca electrozi. El a găsit cristale verzi strălucitoare atașate la electrodul de carbon și a crezut că a pregătit un nou compus de carbon și alumină din lut. El a numit noul compus Carborundum, deoarece forma minerală naturală a aluminei se numește corundum. Aflând că cristalele au aproximat duritatea diamantului și și-au dat seama imediat de semnificația descoperirii sale, Acheson a solicitat un brevet american. Produsul său inițial a fost inițial oferit pentru lustruirea pietrelor și vândut la un preț comparabil cu praful de diamant natural. Noul compus, care a fost obținut din materii prime ieftine și cu un randament bun, a devenit în curând un abraziv industrial important.
Aproape același timp în care Acheson și-a făcut descoperirea, Henri Moissan în Franța a produs un compus similar dintr-un amestec de cuarț și carbon; dar într-o publicație din 1903, Moissan a atribuit descoperirea originală lui Acheson. O anumită carbură de siliciu natural a fost găsită în Arizona în meteoritul Canyon Diablo și poartă numele mineralogic moissanit.
Fabricarea modernă.
Metoda modernă de fabricare a carburii de siliciu pentru industria abrazivă, metalurgică și refractară este practic aceeași cu cea dezvoltată de Acheson. Un amestec de nisip pur de silice și carbon sub formă de cocs măcinat fin este construit în jurul unui conductor de carbon în interiorul unui cuptor de tip rezistență electrică din cărămidă. Curentul electric este trecut prin conductor, ceea ce produce o reacție chimică în care carbonul din cocs și siliconul din nisip se combină pentru a forma SiC și gaz monoxid de carbon. Un cuptor poate dura câteva zile, timp în care temperaturile variază de la 2.200 ° la 2.700 ° C (4.000 ° la 4.900 ° F) în miez până la aproximativ 1.400 ° C (2.500 ° F) la marginea exterioară. Consumul de energie depășește 100.000 kilowati-ore pe oră. La finalizarea derulării, produsul constă dintr-un miez de cristale de SiC de culoare verde până la negru, împletite în larg, înconjurate de materie primă neconvertită parțial sau total. Agregatul forfetar este zdrobit, măcinat și ecranat în diferite dimensiuni adecvate utilizării finale.
Pentru aplicații speciale, carbura de siliciu este produsă de o serie de procese avansate. Carbură de siliciu legată de reacție este produsă amestecând pulbere de SiC cu carbon pudră și un plastifiant, formând amestecul în forma dorită, arzând plastifiantul și apoi infuzând obiectul tras cu siliciu gazos sau topit, care reacționează cu carbonul pentru a forma SiC suplimentar. Straturile rezistente la uzură de SiC pot fi formate prin depunerea de vapori chimici, un proces în care compușii volatili conținând carbon și siliciu reacționează la temperaturi ridicate în prezența hidrogenului. Pentru aplicații electronice avansate, se pot cultiva mari cristale de SiC din vapori; brânza poate fi apoi tăiată în napolitane, la fel ca siliconul, pentru fabricarea dispozitivelor în stare solidă. Pentru armarea metalelor sau a altor ceramice, fibrele de SiC pot fi formate în mai multe moduri, inclusiv depunerea de vapori chimici și arderea fibrelor polimerice care conțin siliciu.
