Karbid kremíka a nitrid kremíka majú slabú zmáčateľnosť roztaveným kovom. Okrem toho, že sú infiltrované horčíkom, niklom, chrómovými zliatinami a nehrdzavejúcou oceľou, nemajú žiadnu zmáčateľnosť s inými kovmi, takže majú vynikajúcu odolnosť voči korózii a široko sa používajú v priemysle elektrolýzy hliníka.
V tejto práci bola skúmaná korózna odolnosť rekryštalizovaného karbidu kremíka R-SiC a karbidu kremíka Si3N4-SiC viazaného nitridom kremíka v horúcich cirkulujúcich taveninách zliatiny Al-Si z viacerých zemepisných šírok.
Podľa experimentálnych údajov z 9-násobného tepelného cyklovania v trvaní 1080 hodín v tavenine hliníkovo-kremíkovej zliatiny s teplotou 495 °C až 620 °C sa získali nasledujúce výsledky analýzy.
Vzorky R-SiC a Si3N4-SiC sa s časom korózie zvyšovali a rýchlosť korózie sa znižovala. Rýchlosť korózie zodpovedala logaritmickému vzťahu útlmu. (obrázok 1)
Analýzou energetického spektra sa ukázalo, že samotné vzorky R-SiC a Si3N4-SiC neobsahujú žiadny hliníkovo-kremíkový prvok; v difrakčnom obrazci XRD je určité množstvo hliníkovo-kremíkového píku povrchovo zvyškovou zliatinou hliníka a kremíka. (Obrázok 2 – Obrázok 5)
Analýzou SEM sa zistilo, že s rastúcim časom korózie je celková štruktúra vzoriek R-SiC a Si3N4-SiC uvoľnená, ale bez zjavného poškodenia. (Obrázok 6 – Obrázok 7)
Povrchové napätie rozhrania medzi hliníkovou kvapalinou a keramikou σs/l > σs/g, uhol zmáčania θ medzi rozhraniami je > 90° a rozhranie medzi hliníkovou kvapalinou a keramickým materiálom v ploche nie je mokré.
Preto sú materiály R-SiC a Si3N4-SiC vynikajúce v odolnosti proti korózii voči tavenine hliníka a kremíka a majú malý rozdiel. Cena materiálov Si3N4-SiC je však relatívne nízka a úspešne sa používajú už mnoho rokov.
Čas uverejnenia: 17. decembra 2018