وصف موجز للمنتج:
تتميز حلقات كربيد السيليكون بخصائص ممتازة تشمل صلابة عالية، ومقاومة للحرارة العالية (قادرة على العمل بشكل مستقر في البيئات شديدة الحرارة)، ومقاومة للتآكل والاحتكاك. وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل الختم الميكانيكي والمحامل عالية الجودة، ويمكنها ضمان موثوقية الختم وطول عمر التشغيل للمعدات في ظل ظروف عمل معقدة.
وصف تفاصيل المنتج:
تمتلك سيراميك كربيد السيليكون خصائص ميكانيكية ممتازة في درجة الحرارة العادية، مثل قوة انحناء عالية، ومقاومة جيدة للأكسدة، ومقاومة تآكل ممتازة، ومقاومة عالية للتآكل، ومعامل احتكاك منخفض، كما أن خصائصها الميكانيكية عند درجات الحرارة العالية (مثل القوة، ومقاومة التفلطح، إلخ) تُعد من بين الأفضل بين المواد السيراميكية المعروفة. ويمكن لمواد كربيد السيليكون المحضرة بواسطة عمليات التلبد بالضغط الساخن، أو التلبد بدون ضغط، أو التلبد بالضغط الساخن المتساوي من جميع الجهات أن تحافظ على استقرارها عند درجات حرارة تصل إلى 1600°م، مما يجعلها مواد ذات مقاومة عالية جداً للحرارة بين المواد السيراميكية. كما أن مقاومتها للأكسدة جيدة جداً مقارنة بجميع السيراميك غير المؤكسدة.
يُرجع أول تطبيق للكاربيد السيليكوني إلى أدائه العالي من حيث الصلابة. يمكن تصنيعه إلى عجلات جلخ مختلفة، وقماش السنفرة، والورق السنفري، ومختلف أنواع المواد الكاشطة المستخدمة في الجلخ، وبالتالي يُستخدم على نطاق واسع في صناعة المعالجة الميكانيكية. وبعد ذلك، اتضح أنه يمكن استخدامه أيضًا كعامل اختزال في صناعة الصلب، وكذلك كعنصر تسخين، مما ساهم في تعزيز التطور السريع للكاربيد السيليكوني.
تم استخدام السيراميك الكاربيدي السيليكوني على نطاق واسع في مجالات صناعية مثل البترول، والصناعات الكيماوية، والإلكترونيات الدقيقة، والسيارات، والفضاء الجوي، والطيران، وصناعة الورق، والليزر، والتعدين، والطاقة الذرية. كما تم استخدام الكاربيد السيليكوني على نطاق واسع في المحامل العاملة عند درجات الحرارة العالية، والألواح المقاومة للرصاص، وفوهة الرش، والمكونات المقاومة للتآكل عند درجات الحرارة العالية، وأجزاء المعدات الإلكترونية في المجالات ذات درجات الحرارة العالية والتواتر العالي.
تُعد حلقات كربيد السيليكون، كمكون نموذجي من السيراميك كربيد السيليكون، وريثة كاملة للنظام الأداء المتميز لمادة كربيد السيليكون. فهي تمتلك قوة هيكلية وصلابة عاليتين جدًا، مما يمكنها من الحفاظ على استقرار شكلها تحت أحمال ميكانيكية معقدة والمقاومة للتأثيرات والضغط الخارجي. وتصل مقاومتها للتآكل إلى المستوى الأعلى؛ فعند التعرض لظروف احتكاك مستمرة (مثل الاحتكاك الناتج عن الحركة الدورانية أو الترددية)، يكون معدل تآكلها أقل بكثير من الحلقات المعدنية أو الخزفية التقليدية، ما يؤدي إلى إطالة عمر الخدمة بشكل كبير. كما تتمتع بأداء ممتاز في درجات الحرارة العالية، ويمكنها العمل بثبات لفترات طويلة في بيئات حرارية تبلغ 1200°م أو حتى أعلى. علاوةً على ذلك، تمتلك مقاومة رائعة للصدمات الحرارية؛ حتى في الحالات التي تتغير فيها درجات الحرارة بشكل حاد (مثل عمليات التشغيل والإيقاف لمعدات تعمل بدرجات حرارة عالية)، فإنه لا يسهل تشققها أو كسرها بسبب الإجهادات الحرارية. وفي الوقت نفسه، تتمتع بمقاومة تآكل ممتازة، ولديها قدرة قوية على مقاومة الأحماض، والقلويات، ومحاليل الأملاح، والعديد من الوسائط العضوية المسببة للتآكل. ويمكنها العمل بثقة لفترات طويلة في بيئات تآكل قاسية. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك توصيلية حرارية جيدة ومقاومة للأكسدة، مع ارتفاع كفاءة انتقال الحرارة، ولا يسهل حدوث تدهور في الأداء بسبب الأكسدة عند درجات الحرارة العالية.
من حيث مجالات التطبيق، تغطي حلقات كربيد السيليكون العديد من السيناريوهات الصناعية الرئيسية بفضل مزاياها المتعددة. في مجال الختم الميكانيكي، تُعد هذه الحلقات المكونات الأساسية للختم الميكانيكي عالي الجودة، وتُستخدم على نطاق واسع في ختم المضخات في الصناعة البترولية والكيميائية، وختم المضخات الدوارة في أنظمة التبريد بالطاقة النووية، وختم محركات الطيران. على سبيل المثال، عند نقل وسائط كيميائية شديدة التآكل وعالية الحرارة وعالية الضغط (مثل محاليل الأحماض القوية والمحاليل المنصهرة ذات درجات الحرارة العالية)، يمكن استخدام حلقات كربيد السيليكون كحلقات متحركة أو ثابتة لتحقيق ختم موثوق به، ومنع تسرب الوسط، وضمان التشغيل الآمن والفعال للمعدات. وفي مجال المحامل والنقل، يمكن استخدام حلقات كربيد السيليكون كعناصر دوارة أو مكونات قفص لأنواع المحامل العالية الحرارة والعالية السرعة، وهي مناسبة لمحامل الأسطوانات عالية الحرارة في الصناعة المعدنية، ومحامل السرعة العالية في محركات الطائرات النفاثة. وبفضل معامل الاحتكاك المنخفض ومقاومة التآكل العالية، فإنها تقلل من مقاومة دوران المحامل وتحسّن كفاءة النقل ويطيل عمر الخدمة. وفي مجال أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة، وبسبب خصائص كربيد السيليكون كشبه موصل، ومقاومته للحرارة العالية والإشعاع، يمكن استخدام حلقات كربيد السيليكون في أجزاء هيكلية رئيسية لمعدات أشباه الموصلات العالية الحرارة، مثل الحلقات الحاملة عالية الحرارة في عملية تصنيع الشرائح. ويمكن لهذه الحلقات الحفاظ على الثبات الهيكلي في بيئات العمليات ذات الحرارة العالية (مثل النمو الطبقي البلوري والحقن الأيوني عند درجات حرارة عالية)، كما أنها لا تلوث الشرائح بسهولة، مما يضمن دقة وجودة إنتاج الرقائق الإلكترونية. وفي مجال الطاقة الجديدة، مثل روابط الختم عالية الضغط في معدات طاقة الهيدروجين، يمكن لحلقات كربيد السيليكون تحمل تآكل غاز الهيدروجين عالي الضغط وتأثيرات التدفق السريع، مما يوفر دعماً لمتانة الختم في أنظمة خلايا الوقود الهيدروجينية ومعدات تخزين ونقل الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، في سيناريوهات مثل أجزاء مقاومة التآكل في معدات التعدين، والحلقات الختمية لأسطوانات التجفيف عالية الحرارة في معدات صناعة الورق، أصبحت حلقات كربيد السيليكون خياراً رئيسياً لاستبدال المواد التقليدية وتحسين أداء المعدات بفضل خصائصها المقاومة للتآكل والحرارة العالية.
من منظور المزايا المنتجية، يمكن لحلقات كربيد السيليكون أن تُحسّن بشكل كبير من موثوقية المعدات وعمر الخدمة أولاً. إن مقاومتها الممتازة للتآكل والتأكل والحرارة العالية تقلل من عدد الأعطال والتوقفات الناتجة عن الاعتماد على الإغلاق والنقل، مما يقلل من تكاليف الصيانة. ثانيًا، قدرتها على التكيّف مع الظروف القاسية قوية جدًا، حيث تملا الفجوة في استخدام الحلقات المعدنية التقليدية (التي تصدأ بسهولة وضعف مقاومتها للحرارة) والحلقات الخزفية العادية (مقاومة ضعيفة للصدمات الحرارية وهشاشة عالية) في التطبيقات التي تتضمن درجات حرارة عالية، وتآكل شديد، وتآكل عالٍ، وتوفر بذلك أساسًا ماديًا لتطوير المعدات المتطورة نحو ظروف تشغيل أكثر تطلبًا. علاوةً على ذلك، تساعد هذه الحلقات المعدات على تحقيق تشغيل فعال؛ إذ يقلل معامل الاحتكاك المنخفض من فقدان الطاقة، كما تساعد الموصلية الحرارية الجيدة في إدارة الحرارة داخل المعدات (مثل إخراج حرارة الاحتكاك في نقطة الإغلاق في الوقت المناسب لتجنب ارتفاع الحرارة محليًا)، وبالتالي تحسين كفاءة الطاقة للنظام بأكمله. بالإضافة إلى ذلك، فإن دورها التكنولوجي في المجالات المتقدمة بارز جدًا. بالاعتماد على دمج الخصائص شبه الموصلة والخصائص الهيكلية لكربيد السيليكون، يمكن لحلقات كربيد السيليكون تلبية متطلبات الدعم الهيكلي، والحماية بالإغلاق، وبعض الخصائص الكهربائية الجزئية في مجالات متقدمة مثل أشباه الموصلات والفضاء الجوي، مما يعزز تطور المعدات ذات الصلة باتجاه التصغير، والتكامل العالي، والموثوقية العالية.
من حيث عملية التصنيع، تُستخدم عادةً تقنية التلبيد الدقيق والمعالجة لتصنيع حلقات كربيد السيليكون. أولاً، يتم استخدام عمليات مثل التلبيد بالضغط الحراري، أو التلبيد التفاعلي، أو التلبيد بالضغط الحراري المتساوي من جميع الجهات لتكثيف مسحوق كربيد السيليكون إلى شكل أولي. ثم، من خلال الطحن الدقيق عالي الدقة، أو الصقل، أو حتى المعالجة بالليزر، تصل الدقة الأبعادية للحلقة (مثل الاستدارة، التوازي، وخشونة السطح) إلى مستوى مرتفع جدًا لتلبية متطلبات التسامح الصارمة في التطبيقات التي تتطلب إحكام ختم دقيق، أو نقل حركة بسرعة عالية، وغيرها من السيناريوهات. كما تخضع بعض حلقات كربيد السيليكون المتطورة لعلاجات تعديل السطح (مثل التغليف التعزيزي أو زرع الأيونات) لتحسين مقاومتها للتآكل، أو مقاومتها للتآكل الكيميائي، أو خصائصها الكهربائية بشكل أكبر، وبالتالي توسيع حدود التطبيق. ومع تطور التكنولوجيا الصناعية، تشهد عملية تحضير حلقات كربيد السيليكون ترقية مستمرة، حيث يمكنها ليس فقط تحقيق تصنيع أجسام حلقات ذات أحجام أكبر وبنيات أكثر تعقيدًا، بل أيضًا تحقيق توازن بين اتساق الأداء والتحكم في التكلفة، مما يمهد الطريق لانتشارها واستخدامها في نطاق أوسع من المجالات.
جدول معلمات المنتج
| العنصر |
وحدة |
كربيد السيليكون المُسَخّن بدون ضغط (SSIC) |
كربيد السيليكون المُربوط بالتفاعل (RBSiC/SiSiC) |
كربيد السيليكون المعاد تبلوره (RSIC) |
| الحد الأقصى لدرجة حرارة التطبيق |
℃ |
1600 |
1380 |
1650 |
| الكثافة |
ج/سم³ |
> 3.1 |
> 3.02 |
> 2.6 |
| المسامية المفتوحة |
% |
< 0.1 |
< 0.1 |
15% |
| قوة الانحناء |
مبا |
> 400 |
250(20℃) |
90-100(20℃) |
|
مبا |
|
280(1200℃) |
100-120 (1100℃) |
| معامل المرونة |
GPa |
420 |
330(20℃) |
240 |
|
GPa |
|
300 (1200℃) |
|
| التوصيل الحراري |
W/م.ك |
74 |
45(1200℃) |
24 |
| معامل التمدد الحراري |
K⁻¹×10⁻⁶ |
4.1 |
4.5 |
4.8 |
| صلابة فيكرز HV |
GPa |
22 |
20 |
|
| مقاوم للحمض والقلوي |
|
ممتاز |
ممتاز |
ممتاز |
EN
