Gốm silicon carbide (SiC) là một loại vật liệu gốm cao cấp chứa silicon và carbon. Nó tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật cực kỳ hiếm là moissanite. Bột SiC tổng hợp đã được sản xuất hàng loạt từ năm 1893 và được sử dụng làm chất mài mòn. Các hạt silicon carbide có thể được kết dính với nhau bằng quá trình nung kết để tạo thành gốm có độ cứng rất cao.

Với sự phát triển nhanh chóng của quốc phòng hiện đại, công nghệ hạt nhân và hàng không vũ trụ, công nghiệp ô tô, và công trình biển, yêu cầu đối với vật liệu ngày càng cao. Việc phát triển các loại vật liệu cấu trúc mới có hiệu suất cao là một nhiệm vụ cấp bách.

Vật liệu gốm silicon carbide có nhiều đặc tính ưu việt như độ bền cao ở nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn tốt, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, độ cứng cao, khả năng chống sốc nhiệt, khả năng chống ăn mòn hóa học, v.v. Do đó, nó được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, cơ khí, hóa chất, v.v. , bảo vệ môi trường, công nghệ vũ trụ, điện tử thông tin, năng lượng, v.v. Silicon carbide đã trở thành vật liệu gốm kết cấu không thể thay thế, có tính năng ưu việt trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Cụ thể, gốm silicon carbide đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa dầu làm vật liệu chống ăn mòn cho bồn chứa và ống dẫn, đồng thời cũng được ứng dụng thành công trong ngành công nghiệp cơ khí cho các loại ổ trục, dụng cụ cắt và phớt cơ khí. Ngoài ra, silicon carbide còn được coi là ứng cử viên tiềm năng nhất cho việc sản xuất tuabin khí, vòi phun tên lửa và các bộ phận động cơ trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô trong tương lai.

Khi nhiệt độ trong phản ứng oxy đạt 1300℃, bề mặt tinh thể silicon carbide sẽ hình thành một lớp màng bảo vệ silica. Khi lớp màng bảo vệ dày lên, silicon carbide bên trong được bảo vệ khỏi sự kết hợp tiếp tục, giúp silicon carbide có khả năng chống hóa chất tốt. Về khả năng chống axit, kiềm và hợp chất, nhờ có lớp màng bảo vệ silica, silicon carbide có khả năng chống axit mạnh nhưng khả năng chống kiềm kém.

Mật độ của các loại tinh thể silicon carbide tương đương nhau, thường là 3,20 g/mm³. Độ cứng của cacbua silic là 9,5 theo thang Mohs, độ cứng theo thang Knoop là 2670-2815 kg/mm, cao hơn corundum trong các chất mài mòn, chỉ đứng sau kim cương, nitrua boron lập phương và cacbua boron. Gốm cacbua silic có hệ số dẫn nhiệt và khả năng chống sốc nhiệt rất cao, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, do đó gốm cacbua silic là một loại vật liệu chịu lửa chất lượng cao.

Gốm silicon carbide công nghiệp là một loại bán dẫn, thuộc loại dẫn điện do tạp chất. Điện trở nội của silicon carbide tinh khiết cao giảm khi nhiệt độ tăng. Độ dẫn điện của silicon carbide cũng khác nhau tùy thuộc vào loại tạp chất.

SiC là một hợp chất có liên kết cộng hóa trị mạnh. Tính chất ion của liên kết Si-C trong SiC chỉ khoảng 12%. Do đó, silicon carbide có độ cứng cao, mô đun đàn hồi lớn và khả năng chống mài mòn tốt. Đáng chú ý là lớp silicon dioxide hình thành trên bề mặt silicon carbide sẽ ức chế sự lan rộng thêm của oxy khi silicon carbide bị oxy hóa, do đó tốc độ oxy hóa thấp.

Silicon carbide là một loại cacbua được phát hiện tình cờ bởi Acheson của Mỹ trong thí nghiệm nung chảy kim cương vào năm 1891. Lúc đó, nó bị nhầm lẫn là một hỗn hợp của kim cương. Năm 1893, Acheson phát minh ra một phương pháp luyện silicon carbide công nghiệp, thường được gọi là lò Acheson. Phương pháp này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Nó sử dụng vật liệu carbon làm lõi lò điện trở, đốt nóng hỗn hợp thạch anh SiO2 và carbon bằng điện để tạo thành silicon carbide.

Năm 1905, silicon carbide được phát hiện lần đầu tiên trong thiên thạch.

Năm 1907, đèn LED tinh thể silicon carbide đầu tiên ra đời.

Năm 1955, với những đột phá quan trọng về lý thuyết và công nghệ, LELY đã đưa ra khái niệm về quá trình cacbon hóa chất lượng cao, từ đó SiC được sử dụng như một vật liệu điện tử quan trọng.

Năm 1958, Hội nghị Thế giới về Silic cacbua lần thứ nhất được tổ chức tại Boston để trao đổi học thuật.

Từ năm 1987 đến nay, dựa trên kết quả nghiên cứu của CREE, dây chuyền sản xuất silicon carbide đã được thiết lập và các nhà cung cấp bắt đầu cung cấp chất nền silicon carbide thương mại.

Các lĩnh vực ứng dụng chính của gốm silicon carbide bao gồm bốn loại: gốm chức năng, vật liệu chịu lửa cao cấp, vật liệu mài mòn và nguyên liệu luyện kim. Nguyên liệu silicon carbide có thể được cung cấp với số lượng lớn và không được coi là sản phẩm công nghệ cao. Việc ứng dụng bột nano silicon carbide có hàm lượng công nghệ cao cũng không thể tạo ra quy mô kinh tế trong thời gian ngắn.

(1) Là vật liệu mài mòn, có thể dùng làm dụng cụ mài, như đá mài, đá dầu, đầu mài, đá mài gạch, v.v.

(2) Là chất khử oxy trong luyện kim và vật liệu chịu nhiệt độ cao.

(3) Một loại tinh thể đơn tinh khiết cao có thể được sử dụng để sản xuất bán dẫn và sợi silicon carbide.

Chizhao Ceramics là chuyên gia gia công tùy chỉnh gốm silicon carbide của bạn, chúng tôi có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất mẫu gốm tiên tiến của bạn. Chúng tôi luôn sẵn lòng tận dụng kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực gốm tiên tiến để tư vấn về vật liệu, thiết kế và ứng dụng. Nếu bạn muốn mua tấm nền silicon carbide, thanh, ống hoặc các bộ phận gia công tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi, mỗi chuyên gia của chúng tôi sẽ rất vui lòng hỗ trợ bạn!