Krótki opis produktu:
Pierścienie z karbidu krzemu posiadają doskonałe właściwości kruszywa ceramicznego, takie jak wysoka twardość, odporność na wysoką temperaturę (możliwość stabilnej pracy w warunkach wysokiej temperatury), odporność na zużycie oraz odporność na korozję. Są powszechnie stosowane w dziedzinach takich jak uszczelnianie mechaniczne i łożyska wysokiej klasy, umożliwiając zapewnienie niezawodności uszczelnienia i długiej żywotności urządzeń w złożonych warunkach pracy.
Opis szczegółów produktu:
Keramika z węglika krzemu nie tylko charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej, takimi jak wysoka wytrzymałość na zginanie, doskonała odporność na utlenianie, dobra odporność na korozję, wysoka odporność na zużycie oraz niski współczynnik tarcia, ale również jej właściwości mechaniczne w wysokiej temperaturze (wytrzymałość, odporność na pełzanie itp.) należą do najbardziej wyjątkowych wśród znanych materiałów ceramicznych. Materiały z węglika krzemu przygotowane metodą spiekania iskrowego, spiekania bezciśnieniowego oraz spiekania gorącym izostatycznym mogą zachować stabilność w temperaturach dochodzących do 1600°C, co czyni je materiałami o bardzo dobrej wytrzymałości w wysokiej temperaturze wśród materiałów ceramicznych. Ich odporność na utlenianie jest również bardzo dobra wśród wszystkich niemetalicznych ceramik.
Początkowe zastosowanie węglika krzemu było związane z jego wysoką twardością. Może być wykorzystywany do produkcji różnych szlifierów, papierów ściernych, tkanin ściernych oraz różnych rodzajów materiałów ściernych do szlifowania, dzięki czemu znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle obróbki mechanicznej. Później odkryto, że może być również stosowany jako środek redukujący w hutnictwie stali oraz jako element grzejny, co przyczyniło się do szybkiego rozwoju węglika krzemu.
Keramika z węglikiem krzemu jest powszechnie stosowana w takich dziedzinach przemysłu jak naftowy, chemiczny, mikroelektronika, motoryzacja, lotniczo-kosmiczny, lotnictwo, przemysł papierniczy, laserowa technologia, górnictwo oraz energetyka jądrowa. Węglik krzemu znalazł szerokie zastosowanie w łożyskach wysokotemperaturowych, płytach kuloodpornych, dyszach, elementach odpornych na korozję w wysokiej temperaturze oraz w częściach urządzeń elektronicznych pracujących w zakresie wysokich temperatur i częstotliwości.
Pierścienie z węglika krzemu, jako typowy element ceramiki z węglika krzemu, w pełni przejmują doskonały system właściwości materiałów węglika krzemu. Posiadają one wyjątkowo wysoką wytrzymałość konstrukcyjną i twardość, co pozwala im zachować stabilność morfologiczną pod wpływem złożonych obciążeń mechanicznych oraz odpierać oddziaływania zewnętrzne i ściskanie. Ich odporność na zużycie osiąga najwyższy poziom; w warunkach ciągłego tarcia (takich jak tarcie kontaktowe w ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym) współczynnik zużycia jest znacznie niższy niż u tradycyjnych pierścieni metalowych czy ceramicznych, a żywotność jest znacznie wydłużona. Charakteryzują się wyróżniającą wydajnością w wysokich temperaturach i mogą pracować stabilnie przez długi czas w środowisku o temperaturze 1200°C lub nawet wyższej. Co więcej, mają doskonałą odporność na szoki termiczne; nawet w przypadkach gwałtownych zmian temperatury (na przykład podczas uruchamiania i zatrzymywania urządzeń wysokotemperaturowych) nie pękają ani nie ulegają uszkodzeniu z powodu naprężeń termicznych. Jednocześnie ich odporność na korozję jest doskonała, a odporność na działanie kwasów, zasad, roztworów soli oraz różnych organicznych mediów korozyjnych jest duża. Mogą działać niezawodnie przez długi czas w surowych środowiskach korozyjnych. Dodatkowo charakteryzują się dobrą przewodnością cieplną i odpornością na utlenianie, cechując się wysokim sprawność przekazywania ciepła i nie ulegają łatwemu osłabieniu wydajności z powodu utleniania w wysokich temperaturach.
Pod względem zastosowań pierścienie węglika krzemu obejmują wiele kluczowych scenariuszy przemysłowych dzięki swoim różnorodnym zaletom. W dziedzinie uszczelniania mechanicznego są one podstawowymi komponentami wysokowydajnych uszczelek mechanicznych i znajdują szerokie zastosowanie w uszczelnianiu pomp w przemyśle petrochemicznym, uszczelnianiu pomp cyrkulacyjnych w systemach chłodzenia elektrowni jądrowych oraz uszczelnianiu silników lotniczych. Na przykład podczas transportu wysoce korozyjnych, gorących i wysokociśnieniowych mediów chemicznych (takich jak roztwory kwasów lub roztopione masy w wysokiej temperaturze) pierścienie węglika krzemu mogą być stosowane jako pierścienie ruchome lub nieruchome, zapewniając niezawodne uszczelnienie, zapobiegając przeciekaniu medium i gwarantując bezpieczną oraz efektywną pracę urządzeń. W dziedzinie łożysk i napędów, pierścienie węglika krzemu mogą być wykorzystywane jako elementy toczne lub komponenty klatek w łożyskach pracujących w wysokiej temperaturze i na dużych prędkościach, np. w łożyskach wałków w przemyśle metalurgicznym czy w szybkobieżnych łożyskach silników lotniczych. Dzięki niskiemu współczynnikowi tarcia i wysokiej odporności na zużycie zmniejszają opór toczenia łożysk, poprawiają sprawność przekładni oraz wydłużają ich żywotność. W dziedzinie półprzewodników i mikroelektroniki, dzięki półprzewodnikowym właściwościom, odporności na wysoką temperaturę i promieniowanie, pierścienie węglika krzemu mogą być stosowane jako kluczowe elementy konstrukcyjne urządzeń półprzewodnikowych do pracy w wysokiej temperaturze, takie jak nośne pierścienie wysokotemperaturowe w procesie produkcji płyt półprzewodnikowych. Mogą one zachować stabilność strukturalną w warunkach wysokotemperaturowych procesów (np. epitaksjalnego wzrostu czy implantacji jonów w wysokiej temperaturze), nie zanieczyszczając jednocześnie płyt, co zapewnia dokładność i wydajność produkcji układów scalonych. W dziedzinie nowych źródeł energii, takich jak uszczelnienie pod wysokim ciśnieniem w urządzeniach wodorowych, pierścienie węglika krzemu wytrzymują korozję spowodowaną wysokociśnieniowym wodorem oraz erozję wynikającą z szybkiego przepływu, zapewniając niezawodność uszczelnienia w systemach ogniw paliwowych, a także w urządzeniach do magazynowania i transportu wodoru. Dodatkowo, w zastosowaniach takich jak elementy odporne na ścieranie w maszynach górniczych czy pierścienie uszczelniające w wysokotemperaturowych wałkach suszarniczych w przemyśle papierniczym, pierścienie węglika krzemu stają się kluczowym wyborem zastępującym tradycyjne materiały, poprawiając tym samym wydajność urządzeń.
Z punktu widzenia zalet produktowych, pierścienie z węglika krzemu mogą znacząco poprawić niezawodność i żywotność urządzeń. Ich doskonała odporność na zużycie, korozję oraz wysokie temperatury zmniejsza liczbę awarii i przestojów urządzeń spowodowanych uszczelnieniem i przekładnią, obniżając jednocześnie koszty konserwacji. Po drugie, ich zdolność dostosowania się do ekstremalnych warunków pracy jest bardzo duża, wypełniając lukę aplikacyjną tradycyjnych pierścieni metalowych (łatwo ulegają korozji, niewystarczająca wytrzymałość w wysokich temperaturach) oraz zwykłych pierścieni ceramicznych (słaba odporność na szok termiczny, duża kruchość) w warunkach wysokich temperatur, silnej korozji i intensywnego zużycia, dostarczając podstaw materiałowych dla rozwoju urządzeń wysokiej klasy w kierunku bardziej wymagających warunków pracy. Ponadto sprzyjają efektywnej pracy urządzeń; niski współczynnik tarcia redukuje straty energetyczne, a dobra przewodność cieplna pomaga urządzeniom w zarządzaniu ciepłem (np. szybkie odprowadzanie ciepła tarcia w elemencie uszczelniającym, aby uniknąć lokalnego przegrzania), co poprawia efektywność energetyczną całego systemu. Dodatkowo, ich rola technologiczna w dziedzinach wysokiej klasy jest wyraźna. Dzięki integracji właściwości półprzewodnikowych i strukturalnych węglika krzemu, pierścienie z tej materiału mogą spełniać potrzeby związane z podparciem konstrukcyjnym, ochroną uszczelniającą oraz częściowymi właściwościami elektrycznymi w zaawansowanych dziedzinach takich jak przemysł półprzewodnikowy czy lotnictwo kosmiczne, wspierając rozwój pokrewnych urządzeń w kierunku miniaturyzacji, wysokiej integracji i większej niezawodności.
Pod względem procesu wytwarzania, pierścienie z węglika krzemu zazwyczaj wykorzystują precyzyjne technologie spiekania i obróbki. Najpierw stosuje się takie procesy jak spiekanie metodą gorącego prasowania, spiekanie reakcyjne lub spiekanie metodą gorącego izostatycznego, aby zagęścić proszek węglika krzemu do postaci surowca. Następnie, dzięki wysokodokładnemu szlifowaniu, polerowaniu, a nawet obróbce laserowej, osiąga się bardzo wysoki standard dokładności wymiarowej pierścienia (takiej jak okrągłość, równoległość oraz chropowatość powierzchni), spełniając surowe wymagania dotyczące tolerancji w precyzyjnych uszczelnieniach, szybkich przekładniach i innych zastosowaniach. Niektóre wysokiej klasy pierścienie z węglika krzemu poddawane są również modyfikacjom powierzchni (np. wzmacnianie powłokami lub implantacja jonów), co dalsze optymalizuje ich odporność na zużycie, korozję czy właściwości elektryczne, poszerzając zakres zastosowań. Wraz z ewolucją technologii przemysłowych procesy wytwarzania pierścieni z węglika krzemu stale się rozwijają. Umożliwiają nie tylko produkcję elementów o większych rozmiarach i bardziej złożonych strukturach, ale także osiągnięcie równowagi między spójnością właściwości a kontrolą kosztów, tworząc podstawę dla ich szerszej popularyzacji i zastosowań w różnych dziedzinach.
Tabela parametrów produktu
| Element |
Jednostka |
Beztłocznie spiekany karbid krzemu (SSIC) |
Karbid krzemu wytwarzany metodą reakcyjnego spiekania (RBSiC/SiSiC) |
Rekrystalizowany karbid krzemu (RSIC) |
| Maksymalna temperatura zastosowania |
℃ |
1600 |
1380 |
1650 |
| Gęstość |
g/cm3 |
> 3,1 |
> 3,02 |
> 2,6 |
| Otwarta porowatość |
% |
< 0, 1 |
< 0, 1 |
15% |
| Wytrzymałość na gięcie |
MPa |
> 400 |
250(20℃) |
90-100(20℃) |
|
MPa |
|
280(1200℃) |
100-120 (1100℃) |
| Moduł elastyczności |
GPA |
420 |
330(20℃) |
240 |
|
GPA |
|
300 (1200℃) |
|
| Przewodność cieplna |
W/m·K |
74 |
45(1200℃) |
24 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej |
K⁻¹×10⁻⁶ |
4.1 |
4.5 |
4.8 |
| Twardość wg Vickersa HV |
GPA |
22 |
20 |
|
| Odporna na kwasy i zasady |
|
doskonały |
doskonały |
doskonały |
EN
