روش تولید سیلیکون کارباید

همان گونه که عنوان شد، این ترکیب به ندرت در طبیعت وجود دارد و تنها در ماده معدنی موسانیت یافت می شود، بنابراین در جهان به روش آچسون یا سنتتیک و معمولا به صورت مصنوعی تولید و سنتز می شود. 

در روش سیلیس خالص((SiO کک ریز آسیاب شده (کربن) را در کوره مقاومت الکتریکی مخلوط می کنند و حدودا تا دمای  بین 1700 تا 2500 درجه سانتیگراد گرم می کنند که سرانجام این واکنش شیمیایی منجر به تشکیل کاربید سیلیکون( SiC) می شود که به رنگ سیاه یا سبز است که البته رنگ آن به کیفیت مواد اولیه آن بستگی دارد.

این ترکیب طبق روش آچسون می تواند به صورت پودر ریز یا توده پیوندی تولید شود که اگر به عنوان ماده اولیه مورد استفاده گیرد، باید خرد و آسیاب شود، البته سیلیکون کاربید به صورت شمش نیز تولید می شود که در صنایع مختلف کاربرد دارد.

 هنگامی که سیلیکون کاربید به صورت پودر درمی آید، می توان دانه های این ترکیب را از طریق پخت بهم پیوند داد و یک سرامیک مهندسی بسیار مفید به وجود آورد که در صنایع تولیدی کاربردهای بسیاری دارد.

کاربردهای سیلیکون کارباید

سیلیکون کاربید کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد، سختی فیزیکی که این ماده معدنی دارد آن را تبدیل به یکی از مهمترین و پرکاربرد ترین مواد سرامیکی جهان کرده است.

در ادامه به پاره ای از مهمترین کاربردهای این ترکیب می پردازیم:

1- از این ماده به عنوان یک نیمه رسانا برای ساخت و تولید دیودهای ساطع کننده نور با ولتاژ بالا، MOSFET ها و تریستورها برای سوئیچینگ قدرت بالا استفاده می کنند.

2- به علت مقاومت زیاد این ماده در برابر حرارت و دمای بالا بدون شکستن و از بین رفتن، از آن برای ساخت دیسک های ترمز سرامیکی خودروهای اسپرت، ترمز و کلاچ خودرو، همچنین در جلیقه های ضدگلوله و به عنوان یک ماده مهر و موم برای عایق کردن شافت پمپ استفاده می شود که با سرعت بسیار کار می کند.

 3- به علت سختی سطحی بالای این ماده در بسیاری از کاربردهای مهندسی که به درجه بالایی از مقاومت در برابر سایش، لغزش، فرسایش و خوردگی نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرد. برای نمونه می توان از آن در اجزای مورد استفاده در پمپ ها یا دریچه های کاربردی در میدان نفتی که در آن اجزای فلزی متداول، مقدار ساییدگی  بیش از حد را نشان می دهند، استفاده کرد.

4- ضریب انبساط حرارتی کم کاربید سیلیکون، سختی بالا و رسانایی گرمایی زیاد این ماده، آن را به یک ماده آینه ای عالی برای تلسکوپ های نجومی تبدیل کرده و از الیاف آن، معروف به رشته، برای اندازه گیری درجه حرارت گاز در یک روش نوری به نام پیرومتری رشته نازک استفاده می شود.

5- در صنعت هسته ای نیز برای تأمین پشتیبانی ساختاری در راکتورهای خنک کننده گازی که درجه حرارت بالا دارند، مورد استفاده قرار می گیرد.

6- در صنعت الکترونیک از سیلیکون کاربید به دلیل مقاومت بالایی که از خود در برابر ولتاژ بالا نشان می دهد، در بسیاری از اجزای مدار به عنوان نیمه هادی استفاده می شود، در واقع مقاومت ولتاژ SiC به میزان ۱۰ برابر بیشتر از سیلیکون معمولی است که این ویژگی موجب می شود که از آن در توسعه وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های حسگر و اینورترهای انرژی خورشیدی استفاده بسیاری داشته باشد.

7- پودرهای سیلیکون کارباید را می توان برای فرآیندهای ماشین کاری ساینده مانند سنگ زنی، سندبلاست و برش جت آب به کار برد، همچنین می توان از آن برای شکل دادن، برش دادن و پرداخت مواد دیگر استفاده کرد.

8- سختی بالایی که این ماده  از خود نشان می دهد سبب می شود که  SiC به گزینه ای عالی برای آب بندی مکانیکی، یاتاقان ها و ابزارهای برش تبدیل شود.

9- سیلیکون کارباید در برابر دمای بالا بسیار مقاوم است و تجزیه آن از 2000 درجه سانتیگراد آغاز شده، همین ویژگی سبب می شود که از آن در ساخت مواد نسوز و آجرهای آتش نشانی استفاده کرد.

10- در صنایع آزمایش توربین یا موتور، از کاربید سیلیکون جهت تشخیص گازهای قابل اشتعال و قابل احتراق و به عنوان سنسور گاز در دمای بالا استفاده می شود.   

همچنین محصولات سیلیکون کاربید در کوره ها و دستگاه های متالوژی آهنی و غیرآهنی کاربردهای بسیاری دارد که از جمله می‌توان به استفاده آن در کوره بلند ذوب آهن، دستگاه های اسیدشویی، انواع نازل های مشعل، کوره های ذوب فلزاتی مثل سرب، روی و کادمیم، کوره قائم مس کاتدی، لوله های محافظ ترموکوپل، دستگاه های زباله سوز و ساب زدن سنگ های مرمریت اشاره کرد.