يتميز كربيد السيليكون ونتريد السيليكون بقابلية ضعيفة للبلل مع المعدن المنصهر. فبالإضافة إلى نفاذهما من المغنيسيوم والنيكل وسبائك الكروم والفولاذ المقاوم للصدأ، لا يتمتعان بقابلية للبلل مع المعادن الأخرى، لذا يتمتعان بمقاومة ممتازة للتآكل، ويُستخدمان على نطاق واسع في صناعة التحليل الكهربائي للألمنيوم.
في هذا البحث، تم التحقيق في مقاومة التآكل لكربيد السيليكون المعاد تبلوره R-SiC وكربيد السيليكون المرتبط بنتريد السيليكون Si3N4-SiC في مصهور سبائك Al-Si المتداولة الساخنة من خطوط عرض متعددة.
وفقًا للبيانات التجريبية لـ 9 مرات من الدورة الحرارية لـ 1080 ساعة في منصهر سبيكة الألومنيوم والسيليكون عند 495 درجة مئوية ~ 620 درجة مئوية، تم الحصول على نتائج التحليل التالية.
ازدادت عينات R-SiC وSi3N4-SiC مع زمن التآكل، وانخفض معدل التآكل. يتوافق معدل التآكل مع العلاقة اللوغاريتمية للتوهين. (الشكل 1)
بتحليل طيف الطاقة، لا تحتوي عينات R-SiC وSi3N4-SiC نفسها على ألومنيوم-سيليكون؛ في نمط حيود الأشعة السينية (XRD)، تُشكّل سبيكة الألومنيوم-سيليكون المتبقية على السطح جزءًا معينًا من ذروة الألومنيوم-سيليكون. (الشكل 2 - الشكل 5)
من خلال تحليل المجهر الإلكتروني الماسح، ومع زيادة زمن التآكل، يتبين أن البنية العامة لعينات R-SiC وSi3N4-SiC فضفاضة، ولكن دون أي ضرر واضح. (الشكل 6 - الشكل 7)
التوتر السطحي σs/l>σs/g للواجهة بين السائل الألومنيوم والسيراميك، وزاوية البلل θ بين الواجهتين >90 درجة، والواجهة بين السائل الألومنيوم ومادة السيراميك الصفائحية ليست مبللة.
لذلك، تتميز مواد R-SiC وSi3N4-SiC بمقاومة ممتازة للتآكل في مصهور السيليكون والألومنيوم، ولا يوجد فرق كبير بينهما. ومع ذلك، فإن تكلفة مواد Si3N4-SiC منخفضة نسبيًا، وقد طُبّقت بنجاح لسنوات عديدة.
وقت النشر: ١٧ ديسمبر ٢٠١٨