Piikarbidi, erittäin kova, synteettisesti valmistettu piin ja hiilen kiteinen yhdiste. Sen kemiallinen kaava on piikarbidia. Piikarbidi on ollut 1800-luvun lopulta lähtien ollut tärkeä materiaali hiekkapaperien, hiomalaikkojen ja leikkaustyökalujen valmistukseen. Äskettäin se on löytänyt sovelluksen tulenkestäviin vuorauksiin ja lämmityselementteihin teollisuusuuneissa, pumppujen ja rakettimoottoreiden kulutuksenkestävissä osissa ja puolijohtavissa alustoissa valoa emittoiville diodeille.
tulenkestävä: piikarbidia
Piikarbidi (SiC) -keramiikat valmistetaan menetelmällä, jota kutsutaan reaktiosidonnaisuudeksi, jonka keksijä on amerikkalainen Edward G.
Löytö.
Amerikkalainen keksijä Edward G. Acheson löysi piikarbidin vuonna 1891. Yrittäessään tuottaa keinotekoisia timantteja, Acheson kuumensi raudan kulhoon saven ja jauhemaisen koksin seoksen, kulhon ja tavallisen hiilikaarivalon avulla.. Hän löysi hiilielektrodiin kiinnittyneitä kirkkaanvihreitä kiteitä ja ajatteli, että hän oli valmistellut savea uutta hiiliyhdistettä ja alumiinioksidia. Hän kutsui uutta yhdistettä Carborundumiksi, koska alumiinioksidin luonnollista mineraalimuotoa kutsutaan korundiksi. Acheson totesi, että kristallit melkein timantin kovuus ja ymmärtäen välittömästi löytönsä merkityksen, haki Yhdysvaltain patenttia. Hänen varhaista tuotetta tarjottiin alun perin helmien kiillottamiseen ja myytiin hintaan, joka oli verrattavissa luonnon timanttipölyyn. Uudesta yhdisteestä, joka oli saatavissa halvoista raaka-aineista ja hyvällä saannolla, tuli pian tärkeä teollisuuden hioma-aine.
Noin samaan aikaan kun Acheson löysi löytönsä, Henri Moissan Ranskassa tuotti samanlaisen yhdisteen kvartsin ja hiilen seoksesta; mutta julkaisussa 1903 Moissan antoi alkuperäisen löytön Achesonille. Jotkut luonnolliset piikarbidit löydettiin Arizonasta Canyon Diablo -meteoriitista ja kantavat mineralogista nimeä moissanite.
Moderni valmistus.
Nykyaikainen menetelmä piikarbidin valmistamiseksi hioma-, metallurgia- ja tulenkestävyysteollisuudelle on pohjimmiltaan sama kuin Achesonin kehittämä. Seos puhdasta piidioksidihiekkaa ja hiiltä hienoksi jauhetun koksin muodossa muodostetaan hiilijohtajan ympärille tiilisen sähkövastuksen tyyppisessä uunissa. Sähkövirta johdetaan johtimen läpi, jolloin saadaan aikaan kemiallinen reaktio, jossa koksissa oleva hiili ja hiekassa oleva pii yhdistyvät muodostaen piikarbidia ja hiilimonoksidikaasua. Uunin käynti voi kestää useita päiviä, jonka aikana lämpötilat vaihtelevat ytimessä 2200 - 2 700 ° C (4000 - 4 900 ° F) noin 1400 ° C: seen (2 500 ° F) ulkoreunalla. Energiankulutus ylittää 100 000 kilowattituntia juoksua kohden. Ajon päätyttyä tuote koostuu vihreästä mustasta piikarbidikiteestä, jotka on löysästi neulottu yhteen ja jota ympäröi osittain tai kokonaan muuntamaton raaka-aine. Kiinteä aggregaatti murskataan, jauhetaan ja seulotaan eri kokoihin loppukäytön kannalta sopivina.
Erityisiä sovelluksia varten piikarbidia valmistetaan useilla edistyneillä prosesseilla. Reaktiosidottu piikarbidi valmistetaan sekoittamalla piikarbidijauhetta jauhemaisen hiilen ja pehmittimen kanssa, muodostamalla seos haluttuun muotoon, polttamalla plastifikaattori ja infusoimalla sitten poltettu esine kaasumaisella tai sulalla piillä, joka reagoi hiilen kanssa muodostaen ylimääräistä piikarbidia. Kulutusta kestäviä piikarbidikerroksia voidaan muodostaa kemiallisella höyrysaostuksella, prosessilla, jossa hiilen ja piin sisältävät haihtuvat yhdisteet saatetaan reagoimaan korkeissa lämpötiloissa vedyn läsnä ollessa. Edistyneitä sähköisiä sovelluksia varten suuria piikarbidin yksittäisiä kiteitä voidaan kasvattaa höyrystä; petti voidaan sitten viipaloida kiekkoihin paljon kuten piitä valmistettavaksi puolijohdelaitteiksi. Metallien tai muun keramiikan vahvistamiseksi piikarbidikuituja voidaan muodostaa useilla tavoilla, mukaan lukien kemiallinen höyrysaostus ja piitä sisältävien polymeerikuitujen polttaminen.
