Piikarbidin reaktiosintraus on tärkeä menetelmä korkean suorituskyvyn keraamisten materiaalien valmistukseen. Tässä menetelmässä hiilen ja piin lähteitä lämpökäsitellään korkeissa lämpötiloissa, jotta ne reagoivat muodostaen piikarbidikeraamia.
1. Raaka-aineiden valmistus. Reaktiosintratun piikarbidin raaka-aineisiin kuuluvat hiililähde ja piin lähde. Hiilen lähde on tyypillisesti hiilimusta tai hiiltä sisältävä polymeeri, kun taas piilähde on jauhettu piidioksidi. Nämä raaka-aineet on murskattava, seulottava ja sekoitettava tasaisen hiukkaskoon varmistamiseksi samalla, kun niiden kemiallista koostumusta on hallittava korkealaatuisen piikarbidikeraamin saamiseksi lämpökäsittelyn aikana.
2. Muotoile. Kaada sekoitetut raaka-aineet muottimuottiin muovausta varten. Muovausmenetelmiä on monia, yleisesti käytettyjä ovat puristusmuovaus ja ruiskuvalu. Puristusmuovaus on raaka-ainejauheen puristamista paineen alaisena muotoon, kun taas ruiskuvalussa raaka-aine sekoitetaan liimaan ja ruiskutetaan muottiin ruiskulla muodostaen. Muovauksen jälkeen on tarpeen suorittaa muotista irrotuskäsittely keraamisen aihion poistamiseksi muotista.
3. Lämpökäsittely. Muodostettu keraaminen kappale laitetaan lämpökäsittelyuuniin sintrausta varten. Sintrausprosessi on jaettu kahteen vaiheeseen: hiiletysvaiheeseen ja sintrausvaiheeseen. Hiiletysvaiheessa keraaminen kappale kuumennetaan korkeaan lämpötilaan (yleensä yli 1600 °C) inertissä ilmakehässä, ja hiililähde reagoi piilähteen kanssa muodostaen piikarbidia. Sintrausvaiheessa lämpötila nostetaan korkeampaan lämpötilaan (yleensä yli 1900 °C), mikä aiheuttaa uudelleenkiteytymistä ja piikarbidihiukkasten välistä tiivistymistä. Tällä tavoin piikarbidikappaleen tiheys paranee entisestään, samalla kun kovuus ja kulutuskestävyys paranevat merkittävästi.
4. Viimeistely. Sintrattu keraaminen kappale on viimeisteltävä halutun muodon ja koon saavuttamiseksi. Viimeistelymenetelmiin kuuluvat hionta, leikkaus, poraus jne. Piikarbidimateriaalin erittäin suuren kovuuden vuoksi sitä on vaikea viimeistellä, ja se vaatii tarkkojen hiontatyökalujen ja käsittelylaitteiden käyttöä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että reaktiosintratun piikarbidin tuotantoprosessiin kuuluu raaka-aineiden valmistelu, muovaus, lämpökäsittely ja viimeistely. Näistä keskeinen vaihe on lämpökäsittelyprosessi, jonka hallinta on ratkaisevan tärkeää korkealaatuisten piikarbidimateriaalien saamiseksi. Lämpökäsittelyn lämpötilaa, ilmakehää, pitoaikaa ja muita tekijöitä on hallittava sen varmistamiseksi, että reaktio on riittävä, kiteytyminen on täydellistä ja tiheys korkea.
Reaktiosintratun piikarbidin valmistusprosessin etuna on, että sillä voidaan valmistaa keraamisia materiaaleja, joilla on korkea kovuus, lujuus, kulutuskestävyys ja korkea lämpötilastabiilisuus. Tällä materiaalilla on paitsi erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, myös erinomainen korroosionkestävyys ja korkean lämpötilan kestävyys. Piikarbidimateriaaleja voidaan käyttää erilaisten teknisten osien, mekaanisten tiivisteiden, lämpökäsittelylaitteiden, uunikeraamien ja niin edelleen valmistukseen. Samalla piikarbidimateriaaleja voidaan käyttää myös puolijohteissa, aurinkoenergiassa, magneettisissa materiaaleissa ja muilla aloilla.
Lyhyesti sanottuna piikarbidin reaktiosintraus on tärkeä menetelmä korkean suorituskyvyn keraamisten materiaalien valmistamiseksi. Valmistusprosessi vaatii jokaisen lenkin tarkkaa hallintaa korkealaatuisten piikarbidimateriaalien saamiseksi. Reaktiosintrauksella valmistetut piikarbidimateriaalit omaavat erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, korroosionkestävyyden ja korkean lämpötilan ominaisuudet, ja niillä on laaja sovelluspotentiaali eri teollisuuden ja tieteen aloilla.
Julkaisun aika: 21.7.2023