วัสดุ

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) หรือที่รู้จักกันในชื่อคาร์บอรันดัม ผลิตจากทรายควอตซ์ ปิโตรเลียมโค้ก (หรือถ่านหินโค้ก) เศษไม้ (ซึ่งต้องเติมเมื่อผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว) และอื่นๆ นอกจากนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังเป็นแร่หายากในธรรมชาติชนิดหนึ่ง คือ มัลเบอร์รี่ ในบรรดาวัตถุดิบทนไฟไฮเทคที่ไม่ใช่สารประกอบออกไซด์ในปัจจุบัน ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและประหยัดที่สุด ซึ่งอาจเรียกได้ว่าเป็นทรายเหล็กทองคำหรือทรายทนไฟ ปัจจุบัน การผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมของจีนแบ่งออกเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำและซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว ซึ่งทั้งสองชนิดเป็นผลึกหกเหลี่ยมที่มีสัดส่วน 3.20 ~ 3.25 และความแข็งระดับไมโคร 2840 ~ 3320 กก./ตร.ม.

ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกจำแนกออกเป็นหลายประเภทตามสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วจะใช้ในงานเชิงกลมากกว่า ตัวอย่างเช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับซีลเชิงกลซิลิคอนคาร์ไบด์ เนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และทนต่ออุณหภูมิสูง

แหวนซีล SiC สามารถแบ่งออกเป็นแหวนคงที่ แหวนเคลื่อนที่ แหวนแบน และอื่นๆ ซิลิคอน SiC สามารถนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์คาร์ไบด์ต่างๆ ได้ เช่น แหวนหมุนซิลิคอนคาร์ไบด์ ที่นั่งคงที่ซิลิคอนคาร์ไบด์ บูชซิลิคอนคาร์ไบด์ และอื่นๆ ตามความต้องการพิเศษของลูกค้า นอกจากนี้ยังสามารถใช้ร่วมกับวัสดุกราไฟต์ได้ และมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำกว่าเซรามิกอลูมินาและโลหะผสมแข็ง จึงสามารถใช้งานได้ในค่า PV สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะกรดแก่และด่างแก่

ข้อดีสำคัญอย่างหนึ่งของการใช้ SIC ในซีลเชิงกลคือแรงเสียดทานที่ลดลง ดังนั้น SIC จึงทนต่อการสึกหรอได้ดีกว่าวัสดุอื่นๆ ช่วยยืดอายุการใช้งานของซีล นอกจากนี้ แรงเสียดทานที่ลดลงของ SIC ยังช่วยลดความต้องการสารหล่อลื่น การขาดสารหล่อลื่นช่วยลดโอกาสการปนเปื้อนและการกัดกร่อน ปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

นอกจากนี้ SIC ยังมีความทนทานต่อการสึกหรอสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่เสื่อมสภาพหรือแตกหัก ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการความน่าเชื่อถือและความทนทานในระดับสูง

นอกจากนี้ยังสามารถขัดและขัดเงาซ้ำได้ ทำให้สามารถซ่อมแซมซีลได้หลายครั้งตลอดอายุการใช้งาน โดยทั่วไปแล้วจะใช้ในงานเชิงกลมากกว่า เช่น ในซีลเชิงกล เนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และทนต่ออุณหภูมิสูง

เมื่อใช้เป็นวัสดุสำหรับหน้าสัมผัสของซีลเชิงกล ซิลิคอนคาร์ไบด์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ยืดอายุการใช้งานของซีล ลดต้นทุนการบำรุงรักษา และลดต้นทุนการดำเนินงานสำหรับอุปกรณ์หมุน เช่น กังหัน เครื่องอัดอากาศ และปั๊มแรงเหวี่ยง ซิลิคอนคาร์ไบด์อาจมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เชื่อมด้วยปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นจากการเชื่อมอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์เข้าด้วยกันในกระบวนการปฏิกิริยา

กระบวนการนี้ไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพและความร้อนส่วนใหญ่ของวัสดุ อย่างไรก็ตาม มันจำกัดความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุ สารเคมีที่เป็นปัญหามากที่สุดคือ สารกัดกร่อน (และสารเคมีที่มีค่า pH สูงอื่นๆ) และกรดแก่ ดังนั้น ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ยึดติดด้วยปฏิกิริยาจึงไม่ควรใช้ในงานเหล่านี้

การแทรกซึมด้วยปฏิกิริยาการเผาผนึกซิลิคอนคาร์ไบด์ ในวัสดุดังกล่าว รูพรุนของวัสดุ SIC เดิมจะถูกเติมเต็มในกระบวนการแทรกซึมโดยการเผาไหม้ซิลิคอนโลหะ ทำให้เกิด SiC รองขึ้น และวัสดุจะมีคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม ทนต่อการสึกหรอ เนื่องจากมีการหดตัวน้อยมาก จึงสามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่และซับซ้อนที่มีความคลาดเคลื่อนต่ำได้ อย่างไรก็ตาม ปริมาณซิลิคอนจำกัดอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดไว้ที่ 1,350 °C และความทนทานต่อสารเคมีก็จำกัดอยู่ที่ประมาณ pH 10 วัสดุนี้ไม่แนะนำให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างกัดกร่อน

เผาผนึกซิลิคอนคาร์ไบด์ได้มาจากการเผาผนึกเม็ด SIC ที่อัดแน่นมาก ๆ ที่อุณหภูมิ 2000 °C เพื่อสร้างพันธะที่แข็งแรงระหว่างเม็ดวัสดุ
ขั้นแรก โครงสร้างผลึกจะหนาขึ้น จากนั้นความพรุนจะลดลง และในที่สุดพันธะระหว่างเม็ดผลึกจะเชื่อมติดกัน ในกระบวนการแปรรูปดังกล่าว ผลิตภัณฑ์จะหดตัวลงอย่างมาก ประมาณ 20%
แหวนซีล SSIC ทนทานต่อสารเคมีทุกชนิด เนื่องจากไม่มีซิลิคอนโลหะอยู่ในโครงสร้าง จึงสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 1600 องศาเซลเซียสโดยไม่ส่งผลกระทบต่อความแข็งแรง