Siliziumkarbid (SiC) ist ein keramisches Material, das aus Silizium und Kohlenstoff besteht.
Es ist bekannt für seine außergewöhnlichen mechanischen und thermischen Eigenschaften.
SiC zeichnet sich durch hohe Härte, hohe Wärmeleitfähigkeit, geringe Wärmeausdehnung und hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aus.
Dadurch eignet es sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Schleifmittel, feuerfeste Materialien und die Halbleiterherstellung.
5 wichtige Eigenschaften und Anwendungen, die Sie kennen sollten
Zusammensetzung und Struktur
SiC ist eine Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff mit der chemischen Formel SiC.
Es kommt in verschiedenen kristallinen Formen vor, die häufigsten sind α-SiC und β-SiC.
Die α-SiC-Form mit mehreren Polytypen wie 6H, 4H und 15R ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet und ist bei hohen Temperaturen stabil.
β-SiC mit einer kubischen Kristallstruktur ist bei Temperaturen unter 1600°C stabil und wandelt sich bei höheren Temperaturen in α-SiC um.
Mechanische und thermische Eigenschaften
Hohe Härte: SiC hat eine Härte, die an die von Diamant heranreicht, was es zu einem hervorragenden Schleifmaterial macht.
Hohe Wärmeleitfähigkeit: Mit Werten zwischen 120 und 270 W/mK leitet SiC effizient Wärme, was für Anwendungen wie Heizelemente und Wärmetauscher entscheidend ist.
Geringe Wärmeausdehnung: Der thermische Ausdehnungskoeffizient von 4,0x10-6/°C sorgt für minimale Maßänderungen bei Temperaturschwankungen und erhöht die Temperaturwechselbeständigkeit.
Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit: Dank dieser Eigenschaft kann SiC schnellen Temperaturschwankungen standhalten, ohne zu brechen, was es ideal für Hochtemperaturumgebungen macht.
Anwendungen
SiC wird aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in verschiedenen Branchen eingesetzt.
Halbleiterindustrie: SiC-Keramik wird in Schleifscheiben und Vorrichtungen für die Silizium-Wafer-Produktion verwendet und profitiert von seiner hohen Härte und thermischen Kompatibilität mit Silizium.
Leistungselektronik: SiC-Bauteile werden aufgrund ihrer breiten Bandlücke, ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und ihres hohen elektrischen Durchbruchsfeldes bevorzugt in Leistungshalbleitern eingesetzt und übertreffen damit traditionelle Materialien wie Silizium und Galliumarsenid.
Schleifmittel und feuerfeste Materialien: Aufgrund seiner abrasiven Eigenschaften und seiner hohen Temperaturbeständigkeit eignet sich SiC für Schleifscheiben und feuerfeste Materialien.
Herstellung
Industrielles SiC wird hauptsächlich synthetisch hergestellt, u. a. durch die Acheson-Methode, die karbothermische Reduktion von Siliziumdioxid bei niedriger Temperatur und die direkte Silizium-Kohlenstoff-Reaktion.
Diese Verfahren liefern SiC-Pulver, die dann zur Herstellung verschiedener SiC-Produkte verwendet werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass SiC ein vielseitiges keramisches Material mit hervorragender mechanischer Festigkeit und hervorragenden thermischen Eigenschaften ist, was es in modernen industriellen Anwendungen unverzichtbar macht, insbesondere bei hohen Temperaturen und in abrasiven Umgebungen.
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