S-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.

S-SiC
Spiekany węglik krzemu

Zazwyczaj stosuje się bezciśnieniowy proces spiekania. Proszek węglika krzemu o wysokiej czystości jest mieszany z niewielką ilością dodatków, a następnie podgrzewany do około 1800°C do 2000°C w piecu wysokotemperaturowym w celu spiekania. Gęsta struktura ceramiczna powstaje w wyniku dyfuzji i fuzji cząstek.

Właściwości

Ekstremalna twardość i odporność na zużycie

  • Twardość: HV 22-28 GPa (Mohs 9,5), druga po diamencie i sześciennym azotku boru, idealna do środowisk o wysokim tarciu.
  • Zastosowania: Uszczelnienia mechaniczne, łożyska, dysze do piaskowania w warunkach wysokich prędkości lub ściernych.

Stabilność w wysokich temperaturach

  • Temperatura pracy: Do 1600°C (atmosfera obojętna: 1800°C), przy minimalnej utracie wytrzymałości w podwyższonych temperaturach.
  • Przykład: Nośniki płytek SSiC w produkcji półprzewodników wytrzymują obróbkę cieplną w temperaturze 1400°C.

Obojętność chemiczna i odporność na korozję

  • Odporność na silne kwasy (np. kwas siarkowy, kwas fluorowodorowy), zasady (np. soda kaustyczna) i stopione metale (np. aluminium, cynk).
  • Przypadek użycia: Wykładziny reaktorów chemicznych i rury chłodziwa jądrowego zapobiegają wyciekom mediów korozyjnych.

Wysoka przewodność cieplna i niska rozszerzalność

  • Przewodność cieplna: 110-200 W/m-K (1/3 miedzi), umożliwiająca wydajne rozpraszanie ciepła.
  • Niski współczynnik rozszerzalności (3,6-4,1×10-⁶/K) zapewnia odporność na pęknięcia podczas cykli termicznych, odpowiedni dla urządzeń grzewczych o wysokiej częstotliwości.

Wysoka czystość i jednolita struktura

  • Gęstość: ≥97% poprzez spiekanie bezciśnieniowe, bez wolnego krzemu (w przeciwieństwie do SiC wiązanego reakcyjnie), unikając zmiękczania w wysokich temperaturach.

Obszary zastosowań

Produkcja przemysłowa i inżynieria mechaniczna

Systemy uszczelnień i łożysk

Uszczelnienia mechaniczne do pomp odśrodkowych / sprężarek zapewniają długotrwałą stabilność w warunkach wysokiego ciśnienia, temperatury i czynników korozyjnych.
Przykład: Uszczelnienia pomp SSiC wytrzymują 5x dłużej niż tradycyjne materiały.

Komponenty odporne na zużycie

Wirniki pomp szlamowych w górnictwie i dysze wierteł w wiertnictwie są odporne na erozję ścierną i chemiczną.

Elektronika i półprzewodniki

Sprzęt do przetwarzania płytek

Nośniki wafli i urządzenia do trawienia w produkcji półprzewodników wytrzymują temperaturę 1400°C i działanie plazmy.
Przykład: Uchwyty próżniowe SSiC zapewniają nanometrową precyzję podczas przetwarzania płytek.

Zarządzanie ciepłem

Podłoża do pakowania chipów o dużej mocy skutecznie rozpraszają ciepło, wydłużając żywotność urządzenia.

Energia i ochrona środowiska

Fotowoltaika słoneczna

Ściernice do cięcia płytek krzemowych i wykładziny pieców do redukcji polikrzemu są odporne na temperaturę 1600°C i gazy korozyjne (np. HCl).

Energia jądrowa

Okładziny prętów kontrolnych i elementy wymienników ciepła w reaktorach są odporne na promieniowanie i wysokotemperaturowe produkty rozszczepienia.

Inżynieria chemiczna i środowiskowa

Rurociągi odporne na korozję

Rurociągi do transportu kwasu siarkowego/sody sodowej eliminują szybką korozję metali.

Systemy filtracji

Wysokotemperaturowe filtry do oczyszczania gazów dla elektrowni/młynów stalowych wytrzymują temperaturę 1000°C i ścieranie cząstek.

Pola specjalistyczne

Pancerz balistyczny

Lekkie płyty pancerne (gęstość: 3,1 g/cm³), lżejsze od aluminium, ale mocniejsze, stosowane w pojazdach i ochronie osobistej.

Lotnictwo i kosmonautyka

Dysze silników rakietowych i struktury satelitów zachowują integralność w ekstremalnych temperaturach i promieniowaniu.

Porównanie zalet technologicznych

WłasnośćSSiCRBSiC (SiC wiązany reakcyjnie)HPSiC (SiC prasowany na gorąco)
Czystość>99%Zawiera wolny krzem 10-15%>99%
Maksymalna temperatura pracy1800°C (obojętny)1400°C1600°C
KosztUmiarkowanyNiskiWysoki
Typowe zastosowaniaStruktury wysokotemperaturowe, narzędzia półprzewodnikoweCzęści zużywające się, meble piecowePrecyzyjne formy, optyka

Proces i personalizacja

SSiC jest produkowany w procesie spiekania bezciśnieniowego

Proszek SiC o wysokiej czystości (1-10 μm) zmieszany ze śladowymi dodatkami spiekającymi (np. B₄C, Al₂O₃-Y₂O₃) jest spiekany w temperaturze 1800-2150°C, tworząc gęste struktury poprzez dyfuzję cząstek.

Możliwości dostosowywania

Złożone kształty (np. rury spiralne, filtry porowate) z dokładnością wymiarową ±0,05 mm.
Obróbka powierzchni (powlekanie, docieranie) dla specjalistycznych potrzeb (np. antyadhezja, płaskość optyczna).

Studia przypadków

Przemysł półprzewodników

Wiodący producenci chipów używają uchwytów waflowych SSiC, wydłużając żywotność narzędzia do 10 razy w porównaniu z tradycyjnym kwarcem w wyżarzaniu wafli 200 mm / 300 mm.

Pojazdy elektryczne

Radiatory falownika SSiC poprawiają wydajność silnika o 5%, zwiększając zasięg EV o 10%.

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.