Piikarbidilla ja piinitridillä on huono kostuvuus sulaan metalliin. Sen lisäksi, että ne tunkeutuvat magnesiumiin, nikkeliin, kromiseoksiin ja ruostumattomaan teräkseen, ne eivät kostuta muita metalleja, joten niillä on erinomainen korroosionkestävyys ja niitä käytetään laajalti alumiinielektrolyysiteollisuudessa.
Tässä artikkelissa tutkittiin uudelleenkiteytetyn piikarbidin R-SiC:n ja piinitridillä sidotun piikarbidin Si3N4-SiC:n korroosionkestävyyttä kuumakiertoisissa Al-Si-seossulissa useilta leveysasteilta.
Alumiini-piiseossulate 495 °C ~ 620 °C:n lämpötilassa 1080 tunnin 9 lämpösyklin kokeellisten tietojen mukaan saatiin seuraavat analyysitulokset.
R-SiC- ja Si3N4-SiC-näytteiden korroosionopeus kasvoi korroosioajan myötä ja korroosionopeus laski. Korroosionopeus oli vaimenemisen logaritmisen suhteen mukainen (kuva 1).
Energiaspektrianalyysin perusteella R-SiC- ja Si3N4-SiC-näytteissä itsessään ei ole alumiini-piitä; XRD-kuviossa tietty osa alumiini-pii-piikistä on pinnalla olevaa alumiini-piiseoksen jäännöstä. (Kuva 2–Kuva 5)
SEM-analyysin perusteella R-SiC- ja Si3N4-SiC-näytteiden kokonaisrakenne on irtonainen korroosioajan kasvaessa, mutta näkyviä vaurioita ei ole. (Kuva 6–7)
Alumiininesteen ja keraamisen rajapinnan pintajännitys σs/l>σs/g, rajapintojen välinen kostutuskulma θ on >90°, eikä alumiininesteen ja keraamisen levymateriaalin välinen rajapinta ole märkä.
Siksi R-SiC- ja Si3N4-SiC-materiaalit ovat erinomaisen korroosionkestäviä alumiini-piisulaa vastaan, eikä niiden välillä ole juurikaan eroja. Si3N4-SiC-materiaalien hinta on kuitenkin suhteellisen alhainen, ja niitä on käytetty menestyksekkäästi jo vuosia.
Julkaisun aika: 17.12.2018