تتميز بوتقات كربيد السيليكون (SiC) بمزايا عديدة مقارنةً بمواد البوتقات التقليدية مثل الجرافيت، أو الطين والجرافيت، أو الكوارتز، خاصةً في البيئات التفاعلية ودرجات الحرارة العالية. إليك أهم فوائد استخدام بوتقات كربيد السيليكون :
1. الموصلية الحرارية العالية
يتميز SiC بموصلية حرارية ممتازة (≈120 W/m·K)، مما يضمن تسخينًا سريعًا وموحدًا.
يقلل من الإجهاد الحراري والتشقق مقارنة بمواد مثل الألومينا أو الكوارتز.
2. مقاومة استثنائية للصدمات الحرارية
يمكن لـ SiC أن يتحمل التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون أن يتشقق، مما يجعله مثاليًا للعمليات التي تنطوي على التسخين أو التبريد المفاجئ.
3. الاستقرار في درجات الحرارة العالية
يعمل بشكل فعال في درجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية (في أجواء خاملة/مختزلة) وتصل إلى 1400 درجة مئوية في ظروف مؤكسدة.
يتفوق على الجرافيت (الذي يتأكسد عند درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية) والألومينا (يلين عند درجات حرارة عالية).
4. مقاومة كيميائية فائقة
يقاوم التآكل الناتج عن المعادن المنصهرة (الألمنيوم، النحاس، الزنك)، الأملاح، والخبث.
أكثر متانة من الجرافيت عند تعرضه للمعادن التفاعلية مثل الألومنيوم أو السيليكون.
5. القوة الميكانيكية والمتانة
تتمتع بصلابة عالية (~9.5 موهس) وقوة ضغط تقلل من التآكل والتشوه.
عمر أطول من بوتقات الطين والجرافيت أو الكوارتز.
6. مقاومة الأكسدة
يشكل طبقة واقية من SiO₂ في الهواء، مما يمنع التدهور السريع (على عكس الجرافيت الذي يتآكل).
7. سطح غير مبلل
يقلل من التصاق المعادن المنصهرة، مما يسمح بسهولة الصب والتنظيف.
8. كفاءة الطاقة
يؤدي نقل الحرارة بشكل أسرع إلى تقليل استهلاك الطاقة في تطبيقات الذوبان.
التحليل الكيميائي النموذجي | الخصائص الفيزيائية النموذجية | ||
كربيد السيليكون | ≥98% | صلابة: | موس: 9.15 |
ثاني أكسيد السيليكون | ≤1% | نقطة الانصهار: | يتسامى عند 2250 درجة مئوية |
H2O3 | ≤0.5% | أقصى درجة حرارة للخدمة: | 1900 درجة مئوية |
Fe2O3 | ≤0.3% | الثقل النوعي: | 3.2-3.45 جم/سم3 |
نادي كرة القدم | ≤0.3% | الكثافة الظاهرية (LPD): | 1.2-1.6 جم/سم3 |
المحتوى المغناطيسي | ≤0.02% | لون: | أسود |
|
| شكل الجسيم: | سداسي |
تطبيقات بوتقات SiC:
صهر وصب المعادن (الألمنيوم والنحاس والزنك والمعادن الثمينة)
معالجة أشباه الموصلات (نمو بلورات Si وGaAs)
إنتاج الزجاج والسيراميك
التفاعلات الكيميائية عالية الحرارة
تُعد بوتقات كربيد السيليكون مثاليةً للتطبيقات عالية الأداء ودرجات الحرارة العالية، حيث تكون المتانة ومقاومة الصدمات الحرارية والاستقرار الكيميائي أمرًا بالغ الأهمية. تتفوق هذه البوتقات على مواد البوتقات التقليدية في البيئات القاسية، إلا أنها تأتي بتكلفة أولية أعلى.
المراجعات
لا توجد مراجعات بعد.