ما هو سيراميك كربيد السيليكون (SiC)؟

منذ أواخر القرن التاسع عشر، تطور هذا المركب من السيليكون والكربون، المعروف باسم سيراميك كربيد السيليكون (SiC)، من مسحوق كاشط إلى مادة أساسية في الهندسة عالية الأداء. واليوم، لا يمكن الاستغناء عن سيراميك كربيد السيليكون في صناعات تتراوح من أشباه الموصلات والإلكترونيات إلى الفضاء والسيارات والطاقة والمعالجة الكيميائية.

ما هو كربيد السيليكون؟ علمياً، هو مركب كربيد السيليكون المترابط تساهمياً مع الصيغة الكيميائية SiC التي تُظهر بنية بلورية فريدة من نوعها ويمكن أن توجد في أنواع مختلفة (3C، 4H، 6H). إن صلابته العالية (موس 9.5)، وكثافته المنخفضة (حوالي 3.1 جم/سم مكعب)، ودرجة حرارة الانصهار العالية (حوالي 2700 درجة مئوية) والتوصيل الحراري الممتاز لكربيد السيليكون تجعله مثاليًا للتطبيقات الصعبة التي تفشل فيها المعادن أو البلاستيك.

نقدم في سيراميك Zihao سيراميك قطع كربيد السيليكون المصممة هندسيًا والمصممة خصيصًا لتلبية متطلبات العملاء، مما يوفر دقة واتساق وموثوقية لا مثيل لها.

مزايا سيراميك كربيد السيليكون كربيد السيليكون

إن المزيج الفريد من الخواص الميكانيكية والحرارية والكهربائية يجعل SiC متميزًا بين السيراميك التقني.

تبلغ صلابة كربيد السيليكون صلابة فيكرز حوالي 22 جيجا باسكال، وهي قريبة من صلابة الماس ونتريد البورون المكعب. وهذا ما يجعل كربيد السيليكون مثاليًا للأجزاء القابلة للتآكل وموانع التسرب والمواد الكاشطة.

وبفضل كثافته التي تتراوح عادةً بين 3.02 و3.15 جم/سم مكعب، يوفر كربيد السيليكون قوة ممتازة دون أن يكون ثقيلًا للغاية، وهي ميزة مهمة في أنظمة الطيران والسيارات.

وبفضل الموصلية الحرارية التي تزيد عن 100 واط/م-كلفن التي تزيد عن 100 واط/كلفن فإن SiC مادة ممتازة للمبادلات الحرارية ورقائق أشباه الموصلات وركائز الطاقة الإلكترونية.

ويضمن معامل التمدد الحراري (SiC CTE) الذي يبلغ ~ 4 × 10-⁶/K ثباتًا ممتازًا في الأبعاد، حتى مع الصدمات الحرارية وتقلبات درجات الحرارة.

مقاوم للأحماض والأملاح ومعظم المواد الكيميائية مع تشكيل طبقة واقية من SiO₂ فوق 1,300 درجة مئوية لمقاومة الأكسدة.

وتسمح الخصائص الكهربائية لكربيد السيليكون باستخدامه كأشباه موصلات عريضة النطاق، مما يجعله مثاليًا للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة ودرجة الحرارة العالية.

يعني مزيجها من الصلابة والقوة ومقاومة التآكل أن منتجات كربيد السيليكون تؤدي أداءً أفضل بكثير من المعادن والبوليمرات في البيئات القاسية.

تطبيقات الصناعة

يمتد استخدام كربيد السيليكون إلى مجموعة واسعة من الصناعات نظرًا لخصائصه الممتازة:

في مجال الطيران، تشمل تطبيقات كربيد السيليكون في الفضاء الجوي مكونات التوربينات وأجزاء المحرك وأنظمة الحماية الحرارية. إن قدراتها في درجات الحرارة العالية وخصائصها خفيفة الوزن تجعلها مثالية لهذه البيئات الصعبة. يُستخدم سيراميك كربيد السيليكون أيضًا في أنظمة حماية الدروع للمركبات والأفراد نظرًا لصلابته الممتازة وخصائصه خفيفة الوزن.

لقد أحدثت خصائص أشباه الموصلات في أشباه الموصلات SiC ثورة في إلكترونيات الطاقة. تتيح تقنية SiC تحويل طاقة أكثر كفاءة وتشغيل تردد أعلى وإدارة حرارية أفضل من أشباه موصلات السيليكون التقليدية. وهذا يجعلها ذات قيمة للمحولات والمحولات وإمدادات الطاقة في تطبيقات الطاقة.

في البيئات الصناعية، توفر منتجات كربيد السيليكون مثل الفوهات وموانع التسرب والمحامل وأدوات القطع مقاومة ممتازة للتآكل وعمر خدمة ممتاز. إن صلابة المادة وخمولها الكيميائي يجعلها مثالية لهذه التطبيقات الصعبة.

تستخدم صناعة السيارات SiC لأقراص المكابح ومكونات القابض والمرشحات الخزفية. وفي السيارات الكهربائية، تُعد أشباه موصلات SiC ضرورية لأنظمة التحكم في الطاقة لتحسين الكفاءة وتقليل توليد الحرارة.

في مجال تصنيع أشباه الموصلات، تُستخدم سيراميك كربيد السيليكون في تركيبات معالجة الرقاقات والحساسات والمكونات المقاومة للبلازما. إن نقاء المادة وثباتها الحراري ومقاومتها للبلازما يجعلها مثالية لهذه التطبيقات الحرجة.

توفر أنابيب كربيد السيليكون والمبادلات الحرارية وغرف التفاعل مقاومة ممتازة للتآكل في بيئات المعالجة الكيميائية. تتحمل المادة الأحماض والقلويات المسببة للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة، حيث تتحلل المعادن بسرعة.

إن مقاومة SiC للإشعاع والثبات في درجات الحرارة العالية تجعله مناسبًا للتطبيقات النووية، بما في ذلك كسوة الوقود والمكونات الهيكلية في تصميمات المفاعلات المتقدمة.

أنواع سيراميك كربيد السيليكون كربيد السيليكون

نحن في Zihao، نقدم مجموعة من مواد كربيد السيليكون عالية الأداء المحسّنة للتطبيق لتلبية المتطلبات الهندسية المختلفة:

الخصائص الرئيسية لكربيد السيليكون

العروض وحدة (قياس) كربيد السيليكون غير المضغوط كربيد السيليكون التفاعلي نيتريد السيليكون
اللون -- رمادي غامق رمادي غامق رمادي غامق
الكثافة جم/سم مكعب 3.15 3.02 3.2
المسامية % ≤0.1 ≤0.1 --
مقياس التحمل GPa 22 22 15
قوة الانضغاط مגה باسكال 2600 2600 2500
قوة الانحناء مגה باسكال 400 250 700
معامل المرونة GPa 410 330 300
درجة حرارة التشغيل القصوى 1400 1000 1100
التوصيل الحراري W/(m/(m・K) 100~120 45 (1200°C) 15~20
معامل التمدد الحراري 1 x 10-6/°C 4 4.5 3

* القيم المذكورة أعلاه هي خواص المواد النموذجية وقد تختلف حسب تكوين المنتج وعملية التصنيع. لمزيد من التفاصيل، لا تتردد في الاتصال بنا.

الخواص الكيميائية لمواد كربيد السيليكون

عندما تصل درجة الحرارة في تفاعل الأكسجين إلى 1300 درجة مئوية، تتكون طبقة واقية من ثاني أكسيد السيليكون على سطح بلورات كربيد السيليكون. ومع ازدياد سماكة الطبقة الواقية، تقاوم كربيد السيليكون الداخلي وتستمر في الترابط، مما يعطي كربيد كربيد السيليكون البلوري مقاومة كيميائية جيدة. وفيما يتعلق بمقاومة التآكل، تتمتع مواد كربيد السيليكون بمقاومة قوية للأحماض بسبب دور الطبقة الواقية من السيليكا، ولكن مقاومتها للقلويات ضعيفة.

أمثلة على تطبيقات سيراميك كربيد السيليكون

تجمع سيراميك كربيد السيليكون (SiC) من شركة Good Ceramics بين الصلابة الفائقة والتوصيل الحراري الممتاز والمقاومة الفائقة للتآكل والاستقرار الكيميائي الفائق، مما يجعلها واحدة من أكثر المواد الخزفية تقدمًا للتطبيقات الصناعية الصعبة. وبفضل درجات الانصهار العالية والتمدد الحراري المنخفض والقدرة على تحمل البيئات القاسية، يُعد سيراميك SiC مثاليًا للصناعات التي تتطلب المتانة والكفاءة والعمر التشغيلي الطويل.

التطبيقات الرئيسية لسيراميك كربيد السيليكون:

  • الأختام والمحامل الميكانيكية
  • مكونات الطيران
  • بوتقة كربيد السيليكون كربيد السيليكون
  • حاملات رقاقات أشباه الموصلات والركائز
  • قطع غيار السيارات ومكوناتها
  • الطاقة النووية وتطبيقات الطاقة النووية
  • المواد الكاشطة وأدوات القطع (الماس)
  • المبادلات الحرارية والأنابيب
  • الإلكترونات والعوازل الكهربائية
  • قطع سيراميك دقيقة مخصصة حسب الطلب
جلبة سيراميك من نيتريد السيليكون
البطانات الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون المُشعل بالرد الفعل - خزفيات كربيد السيليكون - Zhihao Ceramics

معالجة سيراميك كربيد السيليكون كربيد السيليكون

يُعرف سيراميك كربيد السيليكون (SiC) بصلابته العالية للغاية وتوصيله الحراري العالي ومقاومته الممتازة للتآكل، مما يجعله أحد أصعب أنواع السيراميك التقني في التصنيع الآلي. في شركة Good Ceramics، نقدم مجموعة شاملة من خدمات تصنيع سيراميك SiC التي توفر دقة وأداء وموثوقية رائدة في الصناعة.

أثناء عملية التصنيع، نستخدم تقنيات الطحن الماسي المتقدمة، والصقل الدقيق والتلميع الدقيق لتحقيق تفاوتات ميكرون وتشطيبات سطحية فائقة. تُمكِّننا هذه القدرات من تلبية متطلبات الدقة الهيكلية الصارمة وجودة السطح الصارمة لموانع التسرب الميكانيكية وركائز أشباه الموصلات والبوتقات والمبادلات الحرارية والمكونات الفضائية.

وبفضل سنوات عديدة من الخبرة الفنية والمعدات الحديثة، لا تقدم شركة Big Ceramics قطع كربيد السيليكون القياسية فحسب، بل تقوم أيضًا بتطوير مكونات مخصصة ومعقدة لتلبية احتياجات صناعية محددة، مما يضمن موثوقية عالية وعمر خدمة طويل في ظل ظروف التشغيل القاسية.

الطحن والتفريز باستخدام الحاسب الآلي الرقمي

التفريز باستخدام الحاسب الآلي، والخراطة والطحن باستخدام الحاسب الآلي بتفاوتات ميكرون.

الطحن والتلميع

يؤدي صقل الأسطح إلى الحصول على أسطح ملساء وأسطح ذات درجة بصرية.

المعالجة بالليزر للركائز الخزفية

قطع السيراميك بالليزر

للحفر والقطع بالليزر للأشكال الهندسية المعقدة.

تجميعات اللحام بالنحاس المعدنية والسيراميك - 600 × 600

التعدين واللحام

المعادن من السيراميك إلى المعدن (Mo/Mn، W).

الأسئلة الشائعة

كربيد السيليكون (SiC) هو مركب اصطناعي من السيليكون والكربون معروف بصلابته الممتازة وثباته الحراري ومقاومته الكيميائية. ونادراً ما يوجد في الطبيعة كمعدن المويسانيت، ولكن يتم إنتاجه على نطاق واسع للتطبيقات الصناعية. يشمل تعريف كربيد السيليكون المركبات البسيطة والمواد الخزفية المتقدمة المشتقة منها.

نعم، كربيد السيليكون هو مادة خزفية، وخاصة السيراميك التقني المتقدم. على عكس السيراميك التقليدي القائم على الطين، فإن كربيد السيليكون هو جزء من فئة من المواد المعروفة باسم السيراميك “المتقدم” أو “الهندسي” أو “التقني”، والتي تتميز بخصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية ممتازة. والخصائص الكهربائية.

يُستخدم كربيد السيليكون في مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك المواد الكاشطة والمواد المقاومة للحرارة والدروع الخزفية وإلكترونيات أشباه الموصلات وعناصر التسخين والمكونات ذات درجات الحرارة العالية. تشمل التطبيقات المحددة لكربيد السيليكون الموانع الميكانيكية وأدوات القطع ومكونات الأفران وإلكترونيات الطاقة وأجزاء التآكل في المعدات الصناعية.

كربيد السيليكونمصنوعة من خلال مجموعة متنوعة من العمليات. وتتضمن طريقة أتشيسون التقليدية تسخين رمل السيليكا والكربون في فرن كهربائي إلى درجات حرارة أعلى من 2200 درجة مئوية. وبالنسبة للمواد ذات النقاء الأعلى، يتم استخدام ترسيب البخار الكيميائي (CVD). بالنسبة للمواد عالية النقاء، يتم استخدام ترسيب البخار الكيميائي (CVD). لصنع المواد الصلبةسيراميك كربيد السيليكونيتم تشكيل المسحوق وتلبيده في درجات حرارة عالية (2000-2200 درجة مئوية) لتحقيق التكثيف.

تختلف الخواص الكهربائية لكربيد السيليكون اختلافًا كبيرًا. إن كربيد السيليكون النقي هو شبه موصل كهروكيميائي مع فجوة نطاق أوسع بثلاث مرات تقريبًا من السيليكون. ومع ذلك، يمكن تغيير التوصيلية الكهربائية لكربيد السيليكون عن طريق التطعيم بعناصر محددة. فبعض الدرجات موصلة للكهرباء، في حين أن البعض الآخر عوازل. تجعل توصيلية كربيد السيليكون من كربيد السيليكون ذات قيمة للأجهزة الإلكترونية التي تعمل في درجات حرارة عالية أو ترددات عالية أو مستويات طاقة عالية.

كربيد السيليكون شديد الصلابة، حيث تبلغ صلابته 9.2 - 9.5 في موس، أي أقل قليلاً من الماس (10) وكربيد البورون (9.5+). تبلغ صلابته ما يقرب من 2500-2800 كجم/مم² (فيكرز)، مما يجعله أحد أكثر المواد صلابة في السوق. تساهم هذه الصلابة العالية للغاية في مقاومته الممتازة للتآكل والتآكل.

يتمتع كربيد السيليكون بقوة ميكانيكية عالية، حيث تتراوح قوة انثناءه عادةً بين 300-600 ميجا باسكال. ويحتفظ بهذه القوة في درجات الحرارة المرتفعة - عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية يحتفظ بقوة في درجة حرارة الغرفة تبلغ حوالي 851 تيرابايت 3 تيرابايت. إن قوة كربيد السيليكون، إلى جانب كثافته المنخفضة نسبيًا، تمنحه نسبة قوة إلى وزن ممتازة مقارنةً بالمعادن والسيراميك الآخر.

أخصائي تصنيع السيراميك المتقدم

لماذا تختارنا لسيراميك كربيد السيليكون؟

  • الخبرة في المواد - تضمن المعرفة المتعمقة بخصائص SiC أفضل الحلول.
  • التصنيع المتقدم - طحن وتلميع دقيق لدقة على مستوى الميكرون.
  • التخصيص - من الأجزاء القياسية إلى التجميعات المعقدة.
  • ضمان الجودة - اختبار صارم للموثوقية والأداء.
  • الوصول العالمي - موثوق به من قبل الصناعات في جميع أنحاء العالم.

اتصل بنا اليوم نحن

هل أنت مستعد لإحياء تصاميمك الخزفية؟
اتصل بسيراميك Zihao Ceramics للحصول على حلول معالجة السيراميك المخصصة التي تلبي أعلى المعايير لاستخداماتك.