Siliziumkarbid (SiC)-Keramik

Seit dem späten 19. Jahrhundert als Karborundum-Siliciumcarbid-Keramik (SiC) bekannt, hat sich diese Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff von Schleifpulvern zu einem Eckpfeiler der Hochleistungstechnik entwickelt. Heute sind Siliciumcarbidkeramiken in vielen Industriezweigen unverzichtbar, von der Halbleiter- und Elektronikindustrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Energiesektor und der chemischen Verarbeitung.

Was ist Siliziumkarbid? Wissenschaftlich ausgedrückt handelt es sich um eine kovalent gebundene Siliziumkarbidverbindung mit der chemischen Formel SiC, die eine einzigartige kristalline Struktur aufweist, die in verschiedenen Polytypen (3C, 4H, 6H) vorliegen kann. Aufgrund seiner hohen Härte (Mohs 9,5), seiner geringen Dichte (~3,1 g/cm³), seiner hohen Schmelztemperatur (~2.700 °C) und seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit eignet sich Siliciumcarbid ideal für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen Metalle oder Kunststoffe versagen.

Great Ceramic bietet maßgeschneiderte Siliziumkarbidteile an, die auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten sind und unübertroffene Präzision, Konsistenz und Zuverlässigkeit bieten.

Vorteile von Siliziumkarbid-Keramik

Die einzigartige Kombination mechanischer, thermischer und elektrischer Eigenschaften macht SiC zu einem herausragenden Werkstoff unter den technischen Keramiken.

Mit einer Vickershärte von rund 22 GPa erreicht Siliciumcarbid eine Härte, die der von Diamant und kubischem Bornitrid nahe kommt. Dies macht SiC zu einer idealen Wahl für verschleißfeste Teile, Dichtungsringe und Schleifmittel.

Mit einer Dichte von typischerweise 3,02-3,15 g/cm³ bietet Siliziumkarbid eine außergewöhnliche Festigkeit ohne übermäßiges Gewicht - ein wichtiger Vorteil in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie.

Die Wärmeleitfähigkeit von SiC übersteigt 100 W/m-K, was es zu einem hervorragenden Material für Wärmetauscher, Halbleiterwafer und Substrate für die Leistungselektronik macht.

Ein thermischer Ausdehnungskoeffizient (SiC CTE) von ~4 × 10-⁶/K gewährleistet eine hervorragende Dimensionsstabilität, selbst bei Temperaturschocks und schwankenden Temperaturen.

Beständig gegen Säuren, Salze und die meisten Chemikalien, bildet bei über 1.300 °C einen schützenden SiO₂-Film und ist damit oxidationsbeständig.

Die elektrischen Eigenschaften von Siliciumcarbid ermöglichen den Einsatz als Halbleiter mit breiter Bandlücke, der sich ideal für elektronische Geräte mit hoher Leistung und hohen Temperaturen eignet.

Die Kombination aus Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bedeutet, dass Siliziumkarbidprodukte Metalle und Polymere in rauen Umgebungen deutlich übertreffen.

Anwendungen in der Industrie

Siliziumkarbid wird aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften in zahlreichen Branchen eingesetzt:

In der Luft- und Raumfahrt wird Siliziumkarbid unter anderem für Turbinenkomponenten, Triebwerksteile und Wärmeschutzsysteme verwendet. Seine Hochtemperaturfähigkeit und sein geringes Gewicht machen es ideal für diese anspruchsvollen Umgebungen. Siliziumkarbidkeramik wird aufgrund ihrer außergewöhnlichen Härte und ihres geringen Gewichts auch in Panzerschutzsystemen für Fahrzeuge und Personen eingesetzt.

Die Halbleitereigenschaften von SiC haben die Leistungselektronik revolutioniert. Die Siliziumkarbidtechnologie ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumhalbleitern eine effizientere Leistungsumwandlung, einen Betrieb mit höherer Frequenz und ein besseres Wärmemanagement. Dies macht sie wertvoll für Wechselrichter, Umrichter und Stromversorgungen in Energieanwendungen.

In der Industrie bieten Siliziumkarbidprodukte wie Düsen, Dichtungen, Lager und Schneidwerkzeuge eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit. Die Härte und die chemische Inertheit des Materials machen es ideal für diese anspruchsvollen Anwendungen.

In der Automobilindustrie wird SiC für Bremsscheiben, Kupplungskomponenten und Keramikfilter verwendet. In Elektrofahrzeugen sind Siliziumkarbid-Halbleiter entscheidend für Leistungssteuerungssysteme, die die Effizienz verbessern und die Wärmeentwicklung verringern.

In der Halbleiterfertigung wird Siliziumkarbidkeramik für Waferverarbeitungsvorrichtungen, Suszeptoren und plasmabeständige Komponenten verwendet. Die Reinheit, thermische Stabilität und Plasmabeständigkeit des Materials machen es ideal für diese kritischen Anwendungen.

Rohre, Wärmetauscher und Reaktionskammern aus Siliziumkarbid bieten eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit in chemischen Verarbeitungsumgebungen. Das Material widersteht aggressiven Säuren, Laugen und hohen Temperaturen, bei denen sich Metalle schnell zersetzen würden.

Aufgrund seiner Strahlungsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen eignet sich SiC für Anwendungen im Nuklearbereich, z. B. für Brennstoffhüllen und Strukturbauteile in modernen Reaktorkonstruktionen.

Anwendungen von Hochleistungskeramik in der Automobilindustrie
Anwendungen von Hochleistungskeramik im Industriemaschinenbau
Anwendungen von Hochleistungskeramik in der allgemeinen Fertigung
Anwendungen von Hochleistungskeramik in der Chemie-, Kunststoff- und Gummibranche
Moderne Keramikkomponenten für die Luft- und Raumfahrt
Anwendungen von Hochleistungskeramiken in der Halbleiter- und Elektronikindustrie
echnische Keramik für medizinische Geräte
Anwendungen von Hochleistungskeramik in der Öl- und Gasindustrie

Verfügbare Qualitäten von Siliziumkarbidmaterialien

Great Ceramic bietet eine Reihe von Hochleistungs-Siliziumkarbid-Materialien an, die für jede Anwendung optimiert sind:

Wichtige Eigenschaften von Siliziumkarbid

Great Ceramic bietet seinen Kunden eine Vielzahl von Siliziumkarbid-Materialien zur Auswahl an. Die folgenden Werte sind typische Materialeigenschaften und können je nach Produktkonfiguration und Herstellungsprozess variieren. Für weitere Details wenden Sie sich bitte an kontaktieren Sie uns.

Eigenschaften Einheit SSiC SiSiC Si3N4
Farbe -- Dunkelgrau Dunkelgrau Grau oder schwarz
Dichte g/cm³ 3.15 3.02 3.2
Porosität % ≤0.1 ≤0.1 --
Härte GPa 22 22 15
Druckfestigkeit MPa 2600 2600 2500
Biegefestigkeit MPa 400 250 700
Elastischer Modul GPa 410 330 300
Maximale Einsatztemperatur 1400 1000 1100
Wärmeleitfähigkeit W/(m・K) 100~120 45(1200℃) 15~20
Wärmeausdehnungskoeffizient 1 x 10-6/°C 4 4.5 3

Chemische Eigenschaften von Siliziumkarbidmaterialien

Wenn die Temperatur bei der Sauerstoffreaktion 1300°C erreicht, bildet sich eine Schutzschicht aus Siliziumdioxid auf der Oberfläche des Siliziumkarbidkristalls. Mit der Verdickung der Schutzschicht wird das innere Siliciumcarbid widerstandsfähig und bindet weiter, so dass das kristalline Siliciumcarbid eine gute chemische Beständigkeit aufweist. In Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit haben SiC-Materialien aufgrund der Rolle des Siliziumdioxid-Schutzfilms eine hohe Säurebeständigkeit, aber eine geringe Alkalibeständigkeit.

Siliziumkarbid-Keramik Anwendungsfälle

Die Siliziumkarbid-Keramik (SiC) von Great Ceramic vereint hervorragende Härte, exzellente Wärmeleitfähigkeit, überragende Verschleißfestigkeit und außergewöhnliche chemische Stabilität, was sie zu einem der fortschrittlichsten keramischen Materialien für anspruchsvolle industrielle Anwendungen macht. Mit einem hohen Schmelzpunkt, geringer Wärmeausdehnung und der Fähigkeit, extremen Umgebungen zu widerstehen, ist Siliziumkarbidkeramik ideal für Industrien, die Haltbarkeit, Effizienz und lange Lebensdauer erfordern.

Schlüsselanwendungen von Siliziumkarbidkeramik:

  • Gleitringdichtungen und Lager
  • Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
  • Siliziumkarbid-Tiegel
  • Träger und Substrate für Halbleiterwafer
  • Automobilkomponenten
  • Nuklear- und Energieanwendungen
  • Schleifmittel und Schneidwerkzeuge (Carborundum)
  • Wärmetauscher und Rohre
  • Elektronische und elektrische Isolatoren
  • Kundenspezifische Präzisionskeramikteile
Düsen aus Bornitrid-Keramik
Siliziumkarbid-Keramik Gleitringdichtung Dichtungsring 1
Laserschneiden von Aluminiumnitrid-Substraten
Kundenspezifische Siliziumkarbid-Keramik-Laufräder

Siliziumkarbid-Keramik-Bearbeitung

Siliziumkarbid (SiC)-Keramik ist bekannt für ihre extreme Härte, hohe Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit, was sie zu einer der am schwierigsten zu bearbeitenden technischen Keramiken macht. Bei Great Ceramic bieten wir umfassende Dienstleistungen für die Bearbeitung von Siliziumkarbid an, die branchenführende Präzision, Leistung und Zuverlässigkeit bieten.

Bei der Bearbeitung setzen wir fortschrittliche Diamantschleif-, Präzisionsläpp- und Feinpoliertechniken ein, um Toleranzen im Mikrometerbereich und außergewöhnliche Oberflächengüten zu erzielen. Dank dieser Fähigkeiten können wir die strengen Anforderungen an die strukturelle Genauigkeit und Oberflächenqualität von mechanischen Dichtungen, Halbleitersubstraten, Tiegeln, Wärmetauschern und Komponenten für die Luft- und Raumfahrt erfüllen.

Mit jahrelangem technischem Know-how und modernster Ausrüstung liefert Great Ceramic nicht nur standardisierte Siliziumkarbidteile, sondern entwickelt auch kundenspezifische, komplexe Komponenten, die auf spezifische industrielle Anforderungen zugeschnitten sind und hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer unter extremen Arbeitsbedingungen gewährleisten.

Präzisions-CNC-Bearbeitung von Keramik

CNC-Fräsen, Drehen und Schleifen mit Toleranzen im Mikrometerbereich.

Schleifen und Polieren von Keramik

Oberflächenpolieren für glatte Oberflächen und optisch hochwertige Oberflächen.

Technisches Laserschneiden von Keramik

Laserbohren und -schneiden für komplexe Geometrien.

Keramische und metallgelötete Baugruppen

Metallisierung (Mo/Mn, W) für Keramik-Metall-Lötungen.

Häufig gestellte Fragen

Siliziumkarbid (SiC) ist eine synthetische Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff, die für ihre außergewöhnliche Härte, thermische Stabilität und chemische Beständigkeit bekannt ist. In der Natur kommt es nur selten als das Mineral Moissanit vor, wird aber in großem Umfang für industrielle Anwendungen hergestellt. Die Website Definition von Siliziumkarbid umfasst sowohl die einfache Verbindung als auch die daraus abgeleiteten keramischen Hochleistungswerkstoffe.

Ja, Siliziumkarbid ist eine Keramik Material, insbesondere eine technische Hochleistungskeramik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Keramiken auf Tonbasis gehört SiC zu einer Klasse von Werkstoffen, die als "Hochleistungskeramik", "Ingenieurkeramik" oder "technische Keramik" bekannt sind und sich durch ihre hervorragenden mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften auszeichnen.

Siliziumkarbid wird verwendet für eine breite Palette von Anwendungen wie Schleifmittel, feuerfeste Materialien, keramische Panzerungen, Halbleiterelektronik, Heizelemente und Hochtemperaturkomponenten. Spezifische Siliziumkarbid-Anwendungen Dazu gehören Gleitringdichtungen, Schneidwerkzeuge, Ofenkomponenten, Leistungselektronik und verschleißfeste Teile in Industrieanlagen.

Siliziumkarbid wird hergestellt durch mehrere Verfahren. Bei der traditionellen Acheson-Methode werden Quarzsand und Kohlenstoff in einem Elektroofen auf Temperaturen über 2200 °C erhitzt. Für Materialien mit höherem Reinheitsgrad wird die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) verwendet. Zur Herstellung fester Siliziumkarbid-Keramikwerden die Pulver in Formen gebracht und bei hohen Temperaturen (2000-2200°C) gesintert, um eine Verdichtung zu erreichen.

Die Elektrische Eigenschaften von Siliziumkarbid kann stark variieren. Reines SiC ist ein elektrischer Halbleiter mit einer etwa dreimal breiteren Bandlücke als Silizium. Allerdings, Leitfähigkeit von Siliziumkarbid kann durch Dotierung mit bestimmten Elementen verändert werden. Einige Sorten können Strom leiten, während andere isolierend wirken. Die Leitfähigkeit von Siliziumkarbid macht es für elektronische Geräte, die bei hohen Temperaturen, hohen Frequenzen oder hohen Leistungen arbeiten, wertvoll.

Siliziumkarbid ist extrem hart und wird auf der Mohs-Skala mit 9,2-9,5 eingestuft - knapp unter Diamant (10) und Borkarbid (9,5+). Sein Härte beträgt etwa 2500-2800 kgf/mm² (Vickers) und ist damit eines der härtesten im Handel erhältlichen Materialien. Diese extreme Härte trägt zu seiner hervorragenden Verschleiß- und Abriebfestigkeit bei.

Siliziumkarbid weist eine hohe mechanische Festigkeit auf, wobei die Biegefestigkeit in der Regel zwischen 300 und 600 MPa liegt. Diese Festigkeit bleibt auch bei erhöhten Temperaturen erhalten - bei 1400 °C behält es etwa 85% seiner Festigkeit bei Raumtemperatur. Die Website Festigkeit von SiliziumkarbidIn Verbindung mit seiner relativ geringen Dichte bietet es im Vergleich zu Metallen und anderen Keramiken ein hervorragendes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht.

Experte für die Herstellung von Hochleistungskeramik

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Unter Große Keramiksind wir mehr als nur ein Lieferant von Siliziumkarbidkeramik - wir sind ein Partner der Feinwerktechnik. Unsere Stärken sind:

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