Siliciumcarbid, overordentlig hård, syntetisk produceret krystallinsk forbindelse af silicium og carbon. Dens kemiske formel er SiC. Siden slutningen af det 19. århundrede har siliciumkarbid været et vigtigt materiale til sand tapeter, slibehjul og skæreværktøjer. For nylig har det fundet anvendelse i ildfaste foringer og varmeelementer til industrielle ovne, i slidbestandige dele til pumper og raketmotorer og i halvledende underlag til lysemitterende dioder.
ildfast: Siliciumcarbid
Siliciumcarbid (SiC) keramik fremstilles ved en proces, der omtales som reaktionsbinding, opfundet af amerikaneren Edward G.
Opdagelse.
Siliciumcarbid blev opdaget af den amerikanske opfinder Edward G. Acheson i 1891. Mens han forsøgte at fremstille kunstige diamanter, opvarmede Acheson en blanding af ler og pulveriseret koks i en jernskål, med skålen og et almindeligt kulstofbue-lys, der tjente som elektroderne. Han fandt lysegrønne krystaller knyttet til carbonelektroden og troede, at han havde forberedt en ny forbindelse af kulstof og aluminiumoxid fra leret. Han kaldte den nye forbindelse Carborundum, fordi den naturlige mineralform af aluminiumoxid kaldes korund. Efter at han fandt, at krystalerne var tilnærmelsesvis med hårdheden af diamanten og straks klar over betydningen af hans opdagelse, ansøgte Acheson om et amerikansk patent. Hans tidlige produkt blev oprindeligt tilbudt til polering af ædelstene og solgt til en pris, der kan sammenlignes med naturligt diamantstøv. Den nye forbindelse, der kunne fås fra billige råvarer og med gode udbytter, blev snart et vigtigt industrielt slibemiddel.
Omtrent samtidig med, at Acheson opdagede, producerede Henri Moissan i Frankrig en lignende forbindelse fra en blanding af kvarts og kulstof; men i en publikation fra 1903 tilskrev Moissan Acheson den oprindelige opdagelse. Nogle naturlige siliciumcarbider blev fundet i Arizona i Canyon Diablo meteorit og bærer det mineralogiske navn moissanite.
Moderne fremstilling.
Den moderne metode til fremstilling af siliciumcarbid til slibemiddelindustrien, metalindustrien og ildfaste industrier er stort set den samme som den, der er udviklet af Acheson. En blanding af rent silicasand og kulstof i form af finmalet koks er opbygget omkring en kulstofleder i en elektrisk ovn af mursten. Elektrisk strøm ledes gennem lederen, hvilket bringer en kemisk reaktion, hvorved kulstof i koks og silicium i sandet kombineres og danner SiC og kuliltegas. En ovnkørsel kan vare flere dage, hvor temperaturerne varierer fra 2.200 ° til 2.700 ° C (4.000 ° til 4.900 ° F) i kernen til ca. 1.400 ° C (2.500 ° F) i yderkanten. Energiforbruget overstiger 100.000 kilowatt-timer pr. Kørsel. Efter afslutningen af kørslen består produktet af en kerne af grønne til sorte SiC-krystaller, der løst strikkes sammen, omgivet af delvist eller helt ukonverteret råmateriale. Klumpeaggregatet knuses, males og screenes i forskellige størrelser, der er passende til slutbrug.
Til specielle anvendelser produceres siliciumcarbid ved en række avancerede processer. Reaktionsbundet siliciumcarbid produceres ved at blande SiC-pulver med pulveriseret kulstof og en blødgører, danne blandingen til den ønskede form, afbrænde blødgøringsmidlet og derefter infundere den fyrede genstand med gasformigt eller smeltet silicium, der reagerer med carbonet til dannelse yderligere SiC. Slidbestandigt lag af SiC kan dannes ved kemisk dampaflejring, en proces, hvor flygtige forbindelser, der indeholder carbon og silicium, omsættes ved høje temperaturer i nærværelse af brint. Til avancerede elektroniske applikationer kan store enkeltkrystaller af SiC dyrkes fra damp; boule kan derefter skives i skiver, der ligner silicium til fremstilling til enheder i fast tilstand. Til armering af metaller eller anden keramik kan SiC-fibre dannes på en række måder, herunder kemisk dampaflejring og affyring af siliciumholdige polymerfibre.
