Карбид кремния
Карбид кремния
Для производства изделий из карбида кремния используется технология традиционного спекания. В процессе производства исходной заготовки, полученной прессованием смесей порошков карбида кремния и графита, пропитывается расплавом кремния, после чего спеченная заготовка обрабатывается механической обработкой. Основное достоинство керамики на основе карбида кремния в качестве материала для подшипников и уплотнителей жидкостного трения – это очень высокая долговечность в жестких условиях абразивного изнашивания и повышенных температур, обеспечиваемая соединениями высокой твердости и высокой теплопроводности. Некоторые физико-механические свойства материала карбид кремния с учетом твердого сплава и силицированного графита приведены в следующей таблице.
Характеристика материала | Карбид кремния | Самосвязанный карбид кремния | ВК6ОМ | Силицированный графит СГ-Т |
| Плотность, г/см3 | 3,05 | 3,1 | 14,8 | 2,6 |
| Состав | 92 % карбида кремния | 99 % карбида кремния | Карбид вольфрама | 50 % карбида кремния |
| Предел прочности на изгибе, МПа | 320…350 | 350 – 450 | 1700…1900 | 90…110 |
| Предел жесткости на сжатие, МПа | 2300 | 2500 | 3500 | 300…320 |
| Модуль упругости, ГПа | 380 | 390- 420 | 550 | 95 |
| Твердость | 87…92 HRС | 90…95 HRС | 90 часов | 50…70 HRС |
| Трещиностойкость, МПа*м1/2, внутри помещения | 3,5 –4,5 | 4 – 5 | 8-25 | 2-3 |
| Коэффициент теплопроводности при 100°С, Вт/(м°К) | 140 – 200 | 80 – 130 | 75…85 | 100…115 |
| Коэфф. теплового при расширении 20-1000°С, К-1*10-6 | 3,5…4,0 | 2,8 – 4 | 4,5 | 4,6 |
| Вязкость разрушения, МПа*м1/2 | 3,5 | 5 | 10…15 | 3…4 |
Область применения подшипников из карбида кремния обусловлена, в основном, его долговечностью и теплопроводностью. Известно, что ресурс работы деталей из карбида кремния в абразивных средах в разы выше, чем у инструментальных сталей и графитов, и в 1,5-2 раза, чем у монолитных сплавов. Высокая теплопроводность снижает градиент температуры в элементах подшипника и вместе с низким коэффициентом термического расширения обеспечивает стабильность геометрических характеристик (величины рабочего зазора и формы поверхности трения) в широком смысле рабочей температуры. Указанное сочетание высокой теплопроводности и низкого коэффициента термического расширения обеспечивает основу термостойкости карбида кремния. Он научился выдерживать десятки термоударов до 1000-1300°С. Карбид кремния работает до температуры 1350°С, что позволяет использовать его во всех известных нам процессах нефтепереработки. В качестве примера можно привести использование карбидных кремний в нагревателях, длительно работающих на воздухе при температуре около 1400°С. Большое значение имеет химическая стойкость карбида кремния к продуктам нефтехимии. За рубежом в медицинской промышленности очень широко используются изделия из карбида кремния, в частности, при высоких температурах.
Благодаря развитию своих физико-химических и прочностных характеристик керамика из карбида кремния, особенно в последние 5-10 лет, широко используется как наиболее удачный материал с точки зрения зрения, инертности, прочности, долговечности, термостойкости и теплопроводности.
Область применения:пары трений в узлах торцевого уплотнения насосных агрегатов, используемые для перекачки нефтепродуктов, сжиженного газа. Созданы и укомплектованы детали (крыльчатка, вал, пара трений) из карбида кремния химических стоек насосов для работы в агрессивных средах, а также укомплектованы парами трений в узлах осевых опор в погружных насосах.
Карбид кремния также используется для изготовления сопелов и форсунок для подачи газа в зону плавления стекла и металлов, обжига керамики.
· Сопла различных типоразмеров из карбида кремния:
- для пескоструйных установок;
- для высокотемпературных пескоструйных установок (температура песка около 1000 °С), применения для очистки от нагара труб на предприятиях нефтедобывающей промышленности и нефтепереработки;
- для факелов газовых печей, в том числе стекловарочных печей с продолжительностью непрерывной работы более 2 лет;
· Конфузоры различных типоразмеров из карбида кремния для газовых стекловаренных печей для варки хрусталя, взамен чугуна. Работают на Никольском заводе «Красный гигант» более пяти лет при температуре 1300 °С, где чугунные работали 2-3 месяца;
· Плиты различных типоразмеров из карбида кремния для футеровки печей с рабочей температурой до 1400 °С в воздушной среде и до 2000 °С в вакууме;
· В плавильных печах, где сплавляемый материал не реагирует на кремний или карбид кремния, карбид кремния заменяет платину и графит;
· В индукционных печах с плавким плавлением сплавов для часов графитовые тигли заменяются на карбид кремния и работают третий год вместо двух месяцев при температуре до 1000 °С.
Химическая стойкость самосвязанного карбида кремния
Среда | Концентрация, % | Температура, o С | Время, 24 часа | Коррозия, мм/год | Сопротивление кодировке |
| Соляная кислота | 35 | 72 | 4.2 | 0,01 | A |
| Уксусная кислота | 50 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Фосфорная кислота | 50 | 70 | 4.2 | 0,01 | A |
| Серная кислота | 95-98 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Серная кислота | 50 | 70 | 4.2 | 0,01 | A |
| Азотная кислота | 60 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Едкий натр | РН=14 | 70 | 4.2 | 0,02 | A |
| Едкий натр | 10 | 70 | 4.2 | 0,05 | C |
| Едкий натр | 30 | 70 | 4.2 | 0,1 | C |
| HF+HNO3 | 40+10 | 70 | 4.2 | 7.12 | C |
А – <= 0,1; Б = 0,1 – 0,8; С – >= 0,8
Химическая стойкость карбида кремния
Среда | Концентрация, % | Температура, o С | Коррозия, мм/год |
| Серная кислота | 95-98 | 160±10 | 0,06 |
| Едкий натр | 30 | 100 | 0,06 |
| Фосфорная кислота | 85 | 300±10 | 0,28 |
| Азотная кислота | 60 | 20±1 | 0,06 |
| Гидроокись калия | 45 | 100 | 0,12 |
| Соляная кислота | 20 | 100 | 0,12 |
| ВЧ:HNO3 | 40+10 | 60±2 | 6,5 |
Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd является одним из крупнейших производителей новых материалов из карбидокремниевой керамики в Китае. Техническая керамика SiC: твердость по Моосу равна 9 (твердость по новой Моосу равна 13), с превосходной стойкостью к эрозии и коррозии, отличной стойкостью к истиранию и антиокислителю. Срок службы изделий из карбида кремния в 4–5 раз дольше, чем у материалов с содержанием 92% оксида алюминия. MOR RBSiC в 5–7 раз больше, чем у SNBSC, его можно использовать для изготовления более сложных форм. Расценки производятся быстро, доставка соответствует обещаниям, а качество не имеет себе равных. Мы всегда упорно стремимся к достижению наших целей и отдаем свои сердца обществу.
