Vanwege zijn goede fysische eigenschappen wordt reactiegesinterd siliciumcarbide veelvuldig gebruikt als belangrijke chemische grondstof. Het toepassingsgebied is drieledig: voor de productie van schuurmiddelen; voor de productie van weerstandsverwarmingselementen, zoals siliciummolybdeenstaven en siliciumkoolstofbuizen; en voor de vervaardiging van vuurvaste producten. Als speciaal vuurvast materiaal wordt het gebruikt in de ijzer- en staalindustrie voor hoogovens, koepelovens en andere stempelprocessen, ter bescherming tegen corrosie en beschadiging van de brandwerende delen van producten; in smelterijen voor zeldzame metalen (zink, aluminium, koper) voor smeltovenladingen, transportleidingen voor gesmolten metaal, filters en klempotten; en in de ruimtevaarttechnologie als uitlaatmondstuk van stempelmotoren en turbinebladen voor continu verhitte aardgasturbines; in de silicatenindustrie voor diverse industriële ovenconstructies, ovenladingen voor weerstandsovens en saggars; en in de chemische industrie voor gasgeneratie, ruwe-oliecarburateurs en rookgasontzwavelingsovens.
Het gebruik van puur α-SiC voor de productie van producten maakt het, vanwege de relatief hoge sterkte, erg moeilijk om het tot ultrafijn nanopoeder te vermalen. De deeltjes die ontstaan, zijn plaatjes of vezels die, zelfs bij verhitting tot rond de ontledingstemperatuur, niet tot een compact poeder leiden. Hierdoor is sinteren niet mogelijk, is de dichtheid van de producten laag en is de oxidatieweerstand gering. Daarom wordt in de industriële productie van producten een kleine hoeveelheid bolvormig β-SiC ultrafijn poeder aan α-SiC toegevoegd, samen met andere additieven, om producten met een hoge dichtheid te verkrijgen. Als bindmiddel voor producten kunnen, afhankelijk van het type, metaaloxiden, stikstofverbindingen, hoogzuiver grafiet, zoals klei, aluminiumoxide, zirkoon, zirkoniumkorund, kalkpoeder, gelaagd glas, siliciumnitride, siliciumoxynitride en hoogzuiver grafiet worden gebruikt. De waterige oplossing van de vormlijm kan bestaan uit een of meer van de volgende additieven: hydroxymethylcellulose, acryl-emulsie, lignocellulose, tapiocazetmeel, colloïdale aluminiumoxide-oplossing, colloïdale siliciumdioxide-oplossing, enzovoort. Afhankelijk van het type additieven en de hoeveelheid ervan, is de baktemperatuur van het compact niet gelijk en ligt deze tussen 1400 en 2300 °C. Bijvoorbeeld: α-SiC70% met een deeltjesgrootteverdeling van meer dan 44 μm, β-SiC20% met een deeltjesgrootteverdeling van minder dan 10 μm, 10% klei, plus 4,5% lignocelluloseoplossing, 8%, gelijkmatig gemengd, gevormd onder een werkdruk van 50 MPa, gebakken in lucht bij 1400 °C gedurende 4 uur. De schijnbare dichtheid van het product is 2,53 g/cm³, de schijnbare porositeit is 12,3% en de treksterkte is 30-33 MPa. De sintereigenschappen van verschillende producttypen met verschillende toevoegingen staan vermeld in Tabel 2.
Over het algemeen hebben reactiegesinterde siliciumcarbide vuurvaste materialen hoogwaardige eigenschappen op alle vlakken, zoals een hoge druksterkte, een hoge thermische schokbestendigheid, een goede slijtvastheid, een hoge thermische geleidbaarheid en een hoge bestendigheid tegen oplosmiddelcorrosie over een breed temperatuurbereik. Een nadeel is echter het geringe antioxiderende effect, waardoor volumetoename en vervorming optreden in een omgeving met hoge temperaturen, wat de levensduur verkort. Om de oxidatiebestendigheid van reactiegesinterde siliciumcarbide vuurvaste materialen te garanderen, is veel onderzoek gedaan naar de hechtlaag. De toepassing van klei (met metaaloxiden) biedt echter geen bufferende werking, waardoor de siliciumcarbidedeeltjes nog steeds onderhevig zijn aan oxidatie en corrosie door de lucht.
Geplaatst op: 21 juni 2023