Produktkurzbeschreibung:
Siliziumkarbid-Ringe weisen hervorragende Eigenschaften der Siliziumkarbid-Keramik auf, wie hohe Härte, Temperaturbeständigkeit (Einsatz in Hochtemperaturumgebungen stabil möglich), Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Sie werden breitflächig in Bereichen wie mechanische Dichtungen und Hochleistungs-Wälzlager eingesetzt und gewährleisten die Dichtzuverlässigkeit und Lebensdauer von Geräten unter komplexen Betriebsbedingungen.
Produktbeschreibung:
Siliciumkarbid-Keramiken weisen nicht nur hervorragende mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur auf, wie hohe Biegefestigkeit, ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und geringe Reibungszahl, sondern auch ihre mechanischen Hochtemperatur-Eigenschaften (Festigkeit, Kriechfestigkeit usw.) gehören zu den herausragendsten unter bekannten keramischen Materialien. Siliciumkarbid-Werkstoffe, die durch Heißpresssintern, druckloses Sintern und heißisostatisches Pressen hergestellt werden, können bis zu Temperaturen von 1600 °C stabil bleiben und zählen damit zu den keramischen Materialien mit sehr guter Hochtemperaturfestigkeit. Auch ihre Oxidationsbeständigkeit ist unter allen Nichtoxid-Keramiken sehr gut.
Die erste Anwendung von Siliciumcarbid beruhte auf seiner hohen Härte. Es kann zu verschiedenen Schleifscheiben, Schmirgeltüchern, Schleifpapier und verschiedenen Schleifmitteln für das Schleifen verarbeitet werden und wird daher in der mechanischen Fertigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt. Später wurde entdeckt, dass es auch als Reduktionsmittel beim Stahlherstellungsprozess sowie als Heizelement verwendet werden kann, was die rasche Entwicklung von Siliciumcarbid vorangetrieben hat.
Siliciumcarbid-Keramiken werden in Industriebereichen wie Erdöl, Chemieindustrie, Mikroelektronik, Automobil-, Luft- und Raumfahrt, Luftfahrt, Papierherstellung, Laser, Bergbau und Atomenergie breit eingesetzt. Siliciumcarbid wird häufig in Hochtemperaturlagern, Panzerplatten, Düsen, hochtemperatur- und korrosionsbeständigen Bauteilen sowie Bauteilen für elektronische Geräte in Hochtemperatur- und Hochfrequenzbereichen verwendet.
Siliziumkarbid-Ringe, als typische Komponente von Siliziumkarbid-Keramiken, erben vollständig das hervorragende Leistungsspektrum von Siliziumkarbid-Werkstoffen. Sie weisen eine äußerst hohe strukturelle Festigkeit und Härte auf, wodurch sie unter komplexen mechanischen Belastungen morphologisch stabil bleiben und äußeren Einwirkungen wie Stoß- und Druckbelastungen widerstehen können. Ihre Verschleißfestigkeit erreicht Spitzenniveau; bei kontinuierlicher Reibung (wie beispielsweise Kontaktreibung bei Rotations- und Hubbewegungen) ist die Abnutzungsrate deutlich geringer als bei herkömmlichen Metall- oder Keramikringen, wodurch sich die Lebensdauer erheblich verlängert. Sie zeichnen sich durch herausragende Hochtemperaturbeständigkeit aus und können langfristig stabil bei Temperaturen von 1200 °C oder sogar höher arbeiten. Zudem besitzen sie eine ausgezeichnete thermische Schockbeständigkeit; selbst bei starken Temperaturschwankungen (beispielsweise beim Anfahren und Abschalten von Hochtemperaturanlagen) neigen sie aufgrund thermischer Spannungen kaum zum Reißen oder Brechen. Gleichzeitig verfügen sie über hervorragende Korrosionsbeständigkeit und widerstehen starken Angriffen durch Säuren, Laugen, Salzlösungen sowie verschiedene organische korrosive Medien. Sie können zuverlässig über lange Zeiträume in aggressiven korrosiven Umgebungen eingesetzt werden. Darüber hinaus weisen sie eine gute Wärmeleitfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit auf, mit hohem wärmeübertragungseffizienz und sind nicht anfällig dafür, durch Oxidation bei hohen Temperaturen eine Leistungsabschwächung zu erfahren.
Im Hinblick auf die Anwendungsbereiche umfassen Siliciumcarbid-Ringe zahlreiche Schlüsselindustrieszenarien aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile. Im Bereich der mechanischen Dichtung sind sie die Kernelemente von hochwertigen mechanischen Dichtungen und werden weit verbreitet zur Abdichtung von Pumpen in der petrochemischen Industrie, zur Dichtung von Umwälzpumpen in Kernkraftwerkskühlsystemen sowie zur Dichtung von Luftfahrttriebwerken eingesetzt. Beispielsweise können Siliciumcarbid-Ringe beim Transport hochkorrosiver, hochtemperatur- und hochdruckbelasteter chemischer Medien (wie starken Säurelösungen und Hochtemperaturschmelzen) als bewegliche oder feste Ringe verwendet werden, um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, Medienaustritt zu verhindern und den sicheren sowie effizienten Betrieb der Geräte sicherzustellen. Im Bereich Lager und Getriebe können Siliciumcarbid-Ringe als Wälzkörper oder Käfigkomponenten für Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitslager dienen und eignen sich beispielsweise für Hochtemperaturlager in der metallurgischen Industrie oder Hochgeschwindigkeitslager in Flugzeugtriebwerken. Dank ihres geringen Reibungskoeffizienten und ihrer hohen Verschleißfestigkeit verringern sie den Laufwiderstand der Lager und verbessern die Übertragungseffizienz sowie die Lebensdauer. Im Bereich Halbleiter und Mikroelektronik können Siliciumcarbid-Ringe aufgrund der halbleitenden Eigenschaften, der hohen Temperaturbeständigkeit und Strahlungsresistenz von Siliciumcarbid in Schlüsselbauteilen von Hochtemperatur-Halbleiteranlagen eingesetzt werden, wie beispielsweise Trägerringen bei der Waferfertigung. Sie behalten ihre strukturelle Stabilität in Hochtemperatur-Prozessumgebungen (wie epitaktischem Wachstum und Ionenimplantation bei hohen Temperaturen) bei, verunreinigen die Wafer nicht leicht und stellen so die Präzision und Ausbeute bei der Chipfertigung sicher. Im Bereich der neuen Energien, beispielsweise bei der Hochdruckabdichtung in Wasserstoffanlagen, können Siliciumcarbid-Ringe der Korrosion durch Hochdruck-Wasserstoff und der Erosion durch schnelle Strömungen standhalten und tragen somit zur Dichtungssicherheit von Brennstoffzellensystemen sowie von Speicher- und Transportanlagen für Wasserstoffenergie bei. Darüber hinaus sind Siliciumcarbid-Ringe aufgrund ihrer hervorragenden Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit auch in Anwendungen wie verschleißfesten Bauteilen für Bergbaumaschinen oder Dichtungsringen für Hochtemperatur-Trockenwalzen in Papiermaschinen eine zentrale Alternative zu herkömmlichen Materialien und tragen zur Leistungssteigerung der Ausrüstung bei.
Aus Sicht der Produktvorteile können Siliziumkarbid-Ringe in erster Linie die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Geräten erheblich verbessern. Ihre hervorragende Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit verringern die Anzahl an Geräteausfällen und Stillständen, die auf Dichtungen und Übertragungen zurückzuführen sind, und senken die Wartungskosten. Zweitens ist ihre Fähigkeit, sich an extreme Betriebsbedingungen anzupassen, äußerst ausgeprägt, wodurch sie die Anwendungslücke herkömmlicher Metallringe (anfällig für Korrosion, unzureichende Hochtemperaturfestigkeit) und gewöhnlicher Keramikringe (geringe Beständigkeit gegen thermische Schocks, hohe Sprödigkeit) in Hochtemperatur-, stark korrosiven und hochverschleißintensiven Anwendungen schließen und eine materielle Grundlage für die Entwicklung von High-End-Geräten unter anspruchsvolleren Betriebsbedingungen bieten. Darüber hinaus tragen sie zu einem effizienten Gerätebetrieb bei; der geringe Reibungskoeffizient reduziert Energieverluste, und die gute Wärmeleitfähigkeit unterstützt die thermische Steuerung des Geräts (beispielsweise durch schnelles Abführen von Reibungswärme im Dichtbereich, um lokale Überhitzung zu vermeiden), wodurch die Energieeffizienz des gesamten Systems verbessert wird. Außerdem ist ihre technologische Bedeutung in High-End-Bereichen hervorzuheben: Aufgrund der Kombination aus den Halbleitereigenschaften und strukturellen Eigenschaften von Siliziumkarbid können Siliziumkarbid-Ringe in High-End-Bereichen wie der Halbleiter- und Luft- und Raumfahrtindustrie die Anforderungen an strukturelle Unterstützung, Dichtungsschutz und teilweise elektrische Eigenschaften erfüllen und so die Entwicklung entsprechender Geräte in Richtung Miniaturisierung, hoher Integration und höherer Zuverlässigkeit vorantreiben.
Hinsichtlich des Herstellungsprozesses kommen bei Siliziumkarbid-Ringen üblicherweise Präzisionssintertechnologien und -bearbeitungsverfahren zum Einsatz. Zunächst wird das Siliziumkarbid-Pulver durch Verfahren wie Heißpresssintern, Reaktionssintern oder heißisostatisches Pressen zu einem Rohling verdichtet. Anschließend werden durch hochpräzises Schleifen, Läppen oder sogar Laserbearbeitung die Maßgenauigkeit des Rings (wie Rundheit, Parallelität und Oberflächenrauheit) auf ein äußerst hohes Niveau gebracht, um die strengen Toleranzanforderungen in Anwendungen mit präziser Dichtung, Hochgeschwindigkeitsübertragung und anderen Szenarien zu erfüllen. Einige hochwertige Siliziumkarbid-Ringe unterziehen sich zudem einer Oberflächenmodifizierung (wie Beschichtungsverfestigung oder Ionenimplantation), um ihre Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder elektrischen Eigenschaften weiter zu optimieren und die Anwendungsgrenzen zu erweitern. Mit der Weiterentwicklung der Industriesystemtechnik wird das Herstellungsverfahren für Siliziumkarbid-Ringe kontinuierlich verbessert. Es ermöglicht nicht nur die Fertigung von Ringkörpern mit größeren Abmessungen und komplexeren Strukturen, sondern auch eine Balance zwischen Leistungskonsistenz und Kostenkontrolle, wodurch die Voraussetzungen für eine breitere Verbreitung und Anwendung in zahlreichen Bereichen geschaffen werden.
Produktparameter-Tabelle
| Artikel |
Einheit |
Drucklos gesintertes Siliciumkarbid (SSIC) |
Reaktionsgebundenes Siliciumkarbid (RBSiC/SiSiC) |
Rekristallisiertes Siliciumkarbid (RSIC) |
| Maximale Temperatur der Anwendung |
℃ |
1600 |
1380 |
1650 |
| Dichte |
g/cm³ |
> 3,1 |
> 3,02 |
> 2,6 |
| Offene Porosität |
% |
< 0, 1 |
< 0, 1 |
15% |
| Biegefestigkeit |
Mpa |
> 400 |
250(20℃) |
90-100(20℃) |
|
Mpa |
|
280(1200℃) |
100-120 (1100℃) |
| Modul der Elastizität |
GPa |
420 |
330(20℃) |
240 |
|
GPa |
|
300 (1200℃) |
|
| Wärmeleitfähigkeit |
W/m.k |
74 |
45(1200℃) |
24 |
| Koeffizient der thermischen Ausdehnung |
K⁻¹×10⁻⁶ |
4.1 |
4.5 |
4.8 |
| Vickers-Härte HV |
GPa |
22 |
20 |
|
| Säure- und Laugenbeständig |
|
exzellent |
exzellent |
exzellent |
EN
