Silicij karbidje bezbojni kristal, obično poznat kao korund. Industrijski se proizvodi reakcijom kvarcnog pijeska i viška koksa na visokoj temperaturi od 2000-2500 ℃. Ima strukturu sličnu dijamantu i tvrdoću blisku dijamantu. To je široko korišten industrijski abraziv. Ako mu se dodaju određeni nečistoći, on će također postati poluvodič, koji se može koristiti kao visokotemperaturni poluvodič za električne grijaće elemente. Ima dobru toplinsku i kemijsku stabilnost, visoku mehaničku čvrstoću i nizak koeficijent toplinske ekspanzije, a također se široko koristi u visokotemperaturnim strukturnim keramičkim materijalima. Keramička vlakna silicijevog karbida s dobrim mehaničkim svojstvima mogu se dobiti visokotemperaturnom pirolizom silana koji sadrži organske skupine.
Silicijev nitrid je nova vrsta keramičkog materijala. To je prljavo bijela krutina. Kao i silicijev karbid, ima visoku toplinsku i kemijsku stabilnost. Koeficijent trenja je samo 0,1-0,2, što je ekvivalentno metalnoj površini podmazanoj uljem. Njegova tvrdoća je druga iza dijamanta i kubičnog bor nitrida. Njegovo najveće područje primjene također je kao visokotemperaturni strukturni keramički materijal. Mala količina aluminijevog oksida dodaje se silicijevom nitridu kako bi se dobila nova vrsta keramike, čiji je trgovački naziv sialon. Seron keramika naširoko se koristi u lopaticama plinskih turbina, kućištima strojeva, dijelovima motora, repnim mlaznicama raketa, ležajevima i alatima za rezanje.
Sadržaj
Silicijev karbid, obično poznat kao korund, općenito se dobiva miješanjem silicijevog dioksida i koksa, a zatim reagira s elektricitetom. Silicijev karbid se sastoji od SiC, a zbog nečistoća izgleda zeleno, crno i žuto. U industriji se dijeli u dvije kategorije prema boji: zeleni silicijev karbid i crni silicijev karbid, a njihov sadržaj SiC je ≥99% odnosno 98,5%. Silicijev karbid je spoj kovalentne veze s jakom međuatomskom vezom, visokim talištem, visokom tvrdoćom, velikom čvrstoćom i malim širenjem, visokom toplinskom vodljivošću, visokom električnom vodljivošću i velikom kemijskom stabilnošću. Stoga je dobra vatrostalna sirovina. Međutim, u oksidirajućoj atmosferi, silicijev karbid se lako oksidira, a oksidacija se može usporiti samo kada se formira SiO2 zaštitni film.
Molekularna formula silicijevog nitrida je Si3N4, a postoje dvije vrste kristalnih oblika: α-tip i β-tip, a oba su heksagonalni kristalni sustavi. Silicijev nitrid je sive boje, sa sadržajem Si3N4 od 98,5% i slobodnim silicijem od 1,5%. Talište mu je 1900 ℃ (sublimacijsko razlaganje), visoka čvrstoća, nisko toplinsko širenje, žilavost i jaka otpornost na koroziju. Silicijev nitrid dobiva se nitriranjem silicijevog praha s dušikom i potom sinteriranjem. Uglavnom se koristi u naprednim vatrostalnim materijalima.
Iako su i silicijev karbid i silicijev nitrid složeni poluvodiči treće generacije s visokom tvrdoćom, visokom otpornošću na trošenje, visokom toplinskom vodljivošću i visokim modulom elastičnosti, postoje neke ključne razlike između njih:
Različita kemijska stabilnost i otpornost na kemijsku koroziju
Silicijev karbid ima jaku otpornost na kemijsku koroziju i može raditi u većini kiselina i lužina, ali ima slabu otpornost na visoke temperature; silicijev nitrid je vrlo stabilan u jakim kiselinama i lužinama, ali ima malu tvrdoću i slabu otpornost na trošenje.
Različiti scenariji primjene
Silicijev karbid obično se koristi za izradu alata poput svrdla i kalupa te vatrostalnih materijala za visokotemperaturne peći; silicijev nitrid koristi se za izradu dijelova za zrakoplovne motore i plinske turbine.
Različita fizička svojstva
Silicijev karbid ima veću gustoću i veću tvrdoću, posebno zadržavajući stabilnost u okruženjima visoke temperature; silicijev nitrid ima nižu gustoću i nižu tvrdoću, ali ima dobru otpornost na trošenje i koroziju.
Različita toplinska vodljivost i električna vodljivost
Silicijev karbid ima izvrsnu toplinsku vodljivost i dobru električnu vodljivost te se može koristiti kao poluvodički materijal; silicijev nitrid ima lošu toplinsku vodljivost, ali ima izolacijska svojstva, te se uglavnom koristi u izolaciji i elektroničkom pakiranju.
Različite boje
Silicijev nitrid obično je prljavobijeli prah, dok je silicijev karbid crn ili sivo-crn.
Ove razlike činesilicijev karbidi silicijev nitrid svaki ima svoje jedinstvene prednosti i primjenjiva polja u industrijskim primjenama.
