Typowe procesy spiekania ceramiki z węglika krzemu
1. Spiekanie reakcyjne
Proces spiekania reakcyjnego węglika krzemu rozpoczyna się od zmieszania źródła węgla i proszku węglika krzemu. Po uformowaniu mieszaniny poprzez odlewanie z gęstwy, prasowanie na sucho lub prasowanie izostatyczne na zimno, przygotowuje się surową masę. Następnie zachodzi reakcja infiltracji krzemu poprzez ogrzewanie surowego korpusu do temperatury powyżej 1500°C w próżni lub atmosferze obojętnej. Stały krzem topi się w ciekły krzem, przenikając przez zielone ciało poprzez działanie kapilarne. Reakcja chemiczna pomiędzy ciekłym krzemem (lub parami krzemu) i węglem w organizmie powoduje powstanie in situ β-SiC, który wiąże się z istniejącymi cząsteczkami SiC, tworząc spiekany reakcyjnie materiał ceramiczny z węglika krzemu. Kluczowe czynniki wpływające na wydajność węglika krzemu spiekanego reakcyjnie obejmują wielkość i rodzaj źródła węgla, wielkość cząstek surowców węglika krzemu, porowatość surowej masy, temperatura spiekania i czas przetrzymywania. Zalety spiekania reakcyjnego obejmują niską temperaturę spiekania, niski koszt produkcji i duże zagęszczenie materiału, dzięki czemu jest ono szczególnie przydatne do wytwarzania elementów konstrukcyjnych o dużych rozmiarach i skomplikowanych kształtach. Typowe zastosowania obejmują materiały do pieców wysokotemperaturowych, rury radiacyjne, wymienniki ciepła i dysze odsiarczające.
2. Spiekanie bezciśnieniowe
Bezciśnieniowe spiekanie węglika krzemu odbywa się bez stosowania ciśnienia zewnętrznego. Dodawane są odpowiednie środki ułatwiające spiekanie i gęste spiekanie osiąga się w temperaturze od 2000°C do 2150°C. Proces ten można podzielić na spiekanie w fazie stałej i spiekanie w fazie ciekłej w zależności od postaci środka wspomagającego spiekanie. Spiekanie w fazie stałej wykorzystuje B i C jako środki pomocnicze do spiekania, z innymi opcjami, w tym B4C + C, BN + C, BP + C, AlB2 + C. Spiekanie w fazie stałej pozwala uzyskać wysoką gęstość (3,10 - 3,15 g/cm3) bez międzykrystalicznej faza szklista, wykazująca doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach przy temperaturze stosowania do 1600°C. Jednakże, jeśli temperatura spiekania jest zbyt wysoka, może to skutkować dużym rozmiarem ziaren i zmniejszoną wytrzymałością na zginanie. Spiekanie w fazie ciekłej wykorzystuje pewne ilości wieloskładnikowych tlenków o niskiej zawartości eutektyki jako środki wspomagające spiekanie, osiągając zagęszczenie SiC w niższych temperaturach. W wyniku procesu powstają drobne i jednolite ziarna równoosiowe, a wprowadzenie fazy ciekłej osłabia wiązanie międzyfazowe, co prowadzi do całkowitego pęknięcia międzykrystalicznego oraz znacznej poprawy wytrzymałości i udarności. Bezciśnieniowe spiekanie węglika krzemu jest dojrzałą technologią, posiadającą takie zalety, jak możliwość stosowania różnych procesów kształtowania, niski koszt produkcji oraz możliwość uzyskania wysokiej wytrzymałości i udarności przy zastosowaniu odpowiednich dodatków. Typowe produkty przemysłowe obejmują między innymi odporne na zużycie i korozję pierścienie uszczelniające, łożyska ślizgowe.
3. Spiekanie na gorąco
Spiekanie przez prasowanie na gorąco polega na napełnianiu wysuszonego proszku węglika krzemu formą grafitową o wysokiej wytrzymałości. Jednoczesne zastosowanie nacisku osiowego i ogrzewanie w kontrolowanych warunkach ciśnienie-temperatura-czas powoduje spiekanie i kształtowanie węglika krzemu. Zaletą procesu jest jednoczesne zastosowanie ciepła i ciśnienia, gdy proszek znajduje się w stanie termoplastycznym, co ułatwia kontakt cząstek, dyfuzję i procesy przenoszenia masy podczas przepływu. Metodą tą można wytwarzać ceramikę z węglika krzemu o drobnych ziarnach, dużej gęstości względnej i doskonałych właściwościach mechanicznych przy niższych temperaturach spiekania i krótszym czasie spiekania. Jednak złożoność sprzętu i procesów, wysokie wymagania dotyczące materiałów na formy, ograniczone zastosowanie do części o prostych kształtach, niska wydajność produkcji i wysokie koszty produkcji to zauważalne wady. W rezultacie metoda ta nadaje się głównie do zastosowań specjalnych.
4. Spiekanie metodą izostatycznego prasowania na gorąco (HIP).
HIP polega na poddawaniu materiałów (proszków, surowych brył lub brył spiekanych) zrównoważonemu ciśnieniu podczas procesu ogrzewania, wykorzystując gazy obojętne, takie jak argon lub azot, jako media przenoszące ciśnienie. Połączenie wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia sprzyja zagęszczaniu. Technologia HIP umożliwia wytwarzanie w pełni jednorodnych, jednolitych mikrostrukturalnie, drobnoziarnistych i całkowicie gęstych materiałów przy niższych temperaturach spiekania i krótszym czasie. Nadaje się do przygotowywania produktów o skomplikowanych kształtach, zwłaszcza gdy do przygotowania ceramiki nanocząsteczkowej niezbędne jest niskie zapotrzebowanie na proszek. Technologia pozwala na precyzyjną kontrolę ostatecznych wymiarów produktu, wymagając minimalnej obróbki końcowej lub nawet umożliwiając bezpośrednie użycie bez dodatkowej obróbki. Spiekanie HIP charakteryzuje się jednak wysokimi barierami w technologii kapsułkowania, wysokimi kosztami inwestycyjnymi i operacyjnymi, co ogranicza jego powszechne zastosowanie.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. jest renomowanym i niezawodnym dostawcą specjalizującym się w produkcji i sprzedaży technicznych części ceramicznych. Zapewniamy produkcję na zamówienie i precyzyjną obróbkę szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów ceramicznych, w tym ceramika z tlenku glinu, ceramika cyrkonowa, azotek krzemu, węglik krzemu, azotek boru, azotek aluminium I ceramika szklana nadająca się do obróbki mechanicznej. Obecnie nasze części ceramiczne można znaleźć w wielu gałęziach przemysłu, takich jak mechaniczny, chemiczny, medyczny, półprzewodnikowy, samochodowy, elektroniczny, metalurgiczny itp. Naszą misją jest dostarczanie najwyższej jakości części ceramicznych użytkownikom na całym świecie i wielką przyjemnością jest oglądanie naszej ceramiki części działają wydajnie w specyficznych zastosowaniach klientów. Możemy współpracować zarówno przy produkcji prototypowej, jak i masowej, zapraszamy do kontaktu z nami, jeśli masz wymagania
