Verfahren zur Herstellung von Siliziumkarbid
Siliziumcarbid (SiC) ist ein synthetisches Mineral, das am häufigsten in elektrischen Widerstandsöfen nach dem Acheson-Verfahren hergestellt wird, das nach dem Amerikaner E.G. Acheson benannt ist, der es 1891 erfunden hat. In einem Acheson-Ofen wird ein Gemisch aus Kohlenstoffmaterial (in der Regel Petrolkoks) und Quarzsand bei hohen Temperaturen im Bereich von 1700 bis 2500 °C chemisch umgesetzt, wobei sich als Hauptreaktion α-SiC bildet:
SiC entwickelt sich als fester zylindrischer Block um den Kern herum, mit radialen Schichten, die von Graphit im Inneren über α-SiC (das hochwertigste Material mit grober kristalliner Struktur), β-SiC, metallurgischer Qualität und schließlich unreagiertem Material auf der Außenseite reichen. SiC kann je nach Qualität des Rohmaterials entweder schwarz oder grün hergestellt werden.
Nach einer Abkühlphase wird der SiC-Block genau sortiert und für verschiedene Anwendungen weiterverarbeitet. Das SiC-Rohmaterial wird sorgfältig zerkleinert, klassifiziert, manchmal erneut gemahlen und gegebenenfalls chemisch behandelt, um die spezifischen Eigenschaften zu erzielen, für die es verwendet werden soll.
Eigenschaften von Siliziumcarbid
SiC ist ein keramischer Werkstoff mit einer herausragenden Härte, die nur noch von Diamant, kubischem Bornitrid und Borkarbid übertroffen wird. Das Material ist sehr verschleißfest und chemisch inert gegenüber allen Alkalien und Säuren. Außerdem ist es sehr hitzebeständig. Diese Eigenschaften machen Siliziumcarbid zu einem hervorragenden Schleifmittel und keramischen Werkstoff für den Einsatz unter extremen Betriebsbedingungen.
- Dichte: 3,21 g/cm3
- Vickers-Härte: 29 GPa
- Wärmeausdehnungskoeffizient: 5-10-6/K
- Wärmeleitfähigkeit: 50 bis 100 W/m K
- Typische Temperaturbeständigkeit: 1500°C in Luft, 2400°C in inerter Atmosphäre
- Spezifische Wärme: 750 J/kg K