EN
แผ่นคาร์บอนไซลิกอน (SiC) RSiC ReSiC, คาน, ลูกกลิ้ง, ภาชนะรองรับวัสดุขณะเผา (saggars), ท่อบรรจุหัวเทียน ฯลฯ
คำอธิบาย
ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เกิดการตกผลึกใหม่ (RSiC) เป็นวัสดุเซรามิกแบบมีรูพรุน ซึ่งผลิตจากซิลิคอนคาร์ไบด์ความบริสุทธิ์สูงผ่านกระบวนการตกผลึกใหม่แบบระเหย-ควบแน่นที่อุณหภูมิ 2400 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันเฉพาะและบรรยากาศเฉื่อย อนุภาคของวัสดุจัดเรียงตัวเป็นโครงสร้างแบบเชื่อมโยงกันอย่างกลมกลืน ทำให้เกิดการหดตัวน้อยมากในระหว่างการเผา และมีความพรุนอยู่ที่ร้อยละ 10–20
วัสดุชนิดนี้มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และมีความแข็งรองจากเพชรเพียงลำดับเดียว เหมาะสำหรับชิ้นส่วนอุตสาหกรรมที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น อุปกรณ์รองรับภายในเตาเผา หัวพ่นการเผาไหม้ แลกเปลี่ยนความร้อน ตัวกรองอนุภาคดีเซล แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ และชิ้นส่วนโครงสร้างสำหรับยานอวกาศ อุณหภูมิในการใช้งานสูงสุดสามารถถึง 1700 องศาเซลเซียส
ข้อกำหนด
แผ่นข้อมูลเทคนิคของ RSiC
| ข้อมูลทางเทคนิค | หน่วย | ค่า |
| ปริมาณคาร์ไบด์ซิลิคอน | มวลร้อยละ (mass%) | ≥99 |
| ความหนาแน่นรวมที่อุณหภูมิ 20℃ | กรัม/ซม3 | 2.65~2.75 |
| ความพรุนปรากฏ | ปริมาตรร้อยละ | <17 |
| ความแข็งที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส | กก./มม. | 1800-2000 |
| ความต้านทานการแตกร้าวที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส | MPa·m½ | 1.8-2.0 |
| ความต้านทานแรงดัดที่อุณหภูมิ 20℃ | MPa | 90~100 |
| ความต้านทานแรงดัดที่อุณหภูมิ 1200℃ | MPa | 100~110 |
| 20–1200 องศาเซลเซียส (สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน) | 1×10⁻⁶/°C | 4.6 |
| การนำความร้อนที่อุณหภูมิ 1200 องศาเซลเซียส | วัตต์/เมตร-เคลวิน | 35-36 |
| ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วที่ 1200℃ | / | ดีมาก |
| อุณหภูมิสูงสุดในการใช้งาน (อากาศ) | ℃ | 1650 |
หมายเหตุ: ข้อมูลข้างต้นเป็นค่าโดยทั่วไปสำหรับตัวอย่างที่ทดสอบ และไม่ได้แสดงถึงข้อกำหนดเชิงเทคนิคที่แม่นยำซึ่งบริษัทฯ รับรองสำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมด
การประยุกต์ใช้งาน
1. เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการรีคริสตัลไลเซชัน (Recrystallized silicon carbide ceramics) มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมที่ต้องการอุณหภูมิสูง โดยส่วนใหญ่ใช้เป็นเฟอร์นิเจอร์เตาเผาอุณหภูมิสูง หัวพ่นเชื้อเพลิง ท่อทำความร้อนแบบแผ่รังสีจากเซรามิก ท่อป้องกันชิ้นส่วน แล่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และหัวพ่นการเผาไหม้ ซึ่งมีข้อดีหลายประการ เช่น ประหยัดพลังงาน เพิ่มปริมาตรภายในเตาเผาที่ใช้งานได้จริง ลดระยะเวลาในการเผา ยกระดับประสิทธิภาพการผลิตของเตาเผา และให้ผลตอบแทนทางเศรษฐกิจสูง
2. ในภาคสิ่งแวดล้อมและพลังงาน เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการรีคริสตัลไลเซชันใช้เป็นตัวกรองอนุภาคดีเซล (DPF) และตัวกรองอากาศสำหรับเชื้อเพลิงฟอสซิล เนื่องจากมีความสามารถในการนำความร้อนสูงและดูดซับแสงได้ดี จึงถูกผลิตเป็นเซรามิกแบบรังผึ้ง (honeycomb ceramics) เพื่อใช้เป็นตัวดูดซับ (solar collectors) ในการผลิตพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบหอคอย
3. ในภาคอวกาศและกลาโหม ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการรีคริสตัลไลซ์แล้วถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง เช่น เครื่องยนต์ ปีกหาง และตัวถังของยานพาหนะอวกาศ รวมทั้งยังใช้ในการผลิตอุปกรณ์ทางทหาร เช่น เซรามิกกันกระสุน
4. ในภาคเซมิคอนดักเตอร์และพลังงานแสงอาทิตย์ เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการรีคริสตัลไลซ์แล้วถูกใช้ในส่วนประกอบของเตาเผาแบบให้ความร้อนสูงสำหรับการผลึกซิลิคอนผลึกในเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ และใช้เป็นแหวนขัดซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
5. ในภาคโลหการและเคมี อิฐซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการรีคริสตัลไลซ์แล้วถูกใช้เป็นวัสดุบุผนังเตาหลอม วัสดุบุผนังรถบรรทุกเหล็กหลอมเพื่อการเตรียมล่วงหน้า วัสดุบุผนังหอทำให้เย็นแบบแห้ง (dry quenching towers) และวัสดุบุผนังถังกลั่นสังกะสี
6. ในสาขาอื่น ๆ ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการตกผลึกใหม่ (Recrystallized silicon carbide) สามารถใช้เป็นตัวจุดระเบิดที่อุณหภูมิสูงได้; โครงสร้างแบบมีรูพรุนของมันให้เงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการรวมกับวัสดุอื่น ๆ (เช่น Al และ Cu) และสามารถใช้ในการผลิตวัสดุสำหรับบรรจุชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้; นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในชิ้นส่วนยานยนต์ ปลอกแบริ่งของใบพัดโดรน เป็นต้น
ข้อได้เปรียบ
1. ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการตกผลึกใหม่ (R-SiC) เป็นวัสดุประสิทธิภาพสูงที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 2000 องศาเซลเซียส ซึ่งมีความแข็งรองจากเพชรเพียงอย่างเดียว มันรักษาคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการของ SiC ไว้ เช่น ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูง ความต้านทานต่อการออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม และความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี
2. คุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่า ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการรีคริสตัลไลเซชันมีความแข็งแรงและโมดูลัสของความยืดหยุ่นสูงกว่าไฟเบอร์คาร์บอน มีความต้านทานต่อการกระแทกได้ดีมาก และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสุดขั้ว โดยแสดงความสามารถในการต้านทานที่โดดเด่นภายใต้สภาวะต่าง ๆ นอกจากนี้ยังมีความยืดหยุ่นที่ดี ไม่เสียหายง่ายจากการยืดหรือโค้งงอ จึงช่วยยกระดับประสิทธิภาพการใช้งานโดยรวมอย่างมาก
3. ความต้านทานการกัดกร่อนสูง ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการรีคริสตัลไลเซชันมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงต่อสารต่าง ๆ หลายชนิด จึงป้องกันการกัดกร่อนจากสารกัดกร่อนหลายประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพ รักษาคุณสมบัติเชิงกลไว้ได้นานตลอดอายุการใช้งาน และมีความสามารถในการยึดเกาะที่แข็งแรง ส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังมีความเสถียรทางความร้อนที่ดี สามารถปรับตัวเข้ากับช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบางระดับได้ จึงเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งาน
4. ไม่มีการหดตัวระหว่างการเผาขึ้นรูป เนื่องจากกระบวนการเผาขึ้นรูปไม่ก่อให้เกิดการหดตัว จึงไม่เกิดแรงเครียดที่เหลือค้างซึ่งอาจนำไปสู่การบิดเบี้ยวหรือแตกร้าวของผลิตภัณฑ์ ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีความแม่นยำสูงได้
5. มีรูพรุนสูงหลังการเผา ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่ผ่านการตกผลึกใหม่หลังการเผามีรูพรุนคงเหลือประมาณ 10%–20% ระดับรูพรุนของวัสดุขึ้นอยู่กับระดับรูพรุนของชิ้นงานดิบเป็นหลัก และไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอุณหภูมิในการเผา จึงเป็นพื้นฐานที่เอื้อต่อการควบคุมระดับรูพรุน วัสดุชนิดนี้มีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในวัสดุที่มีรูพรุน เช่น ระบบกรองไอเสียและระบบกรองอากาศสำหรับเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยสามารถแทนที่ผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนแบบดั้งเดิมได้
6. RSiC มีขอบเขตเม็ดผลึกที่ชัดเจนและสะอาดมาก ปราศจากเฟสแก้วและสิ่งเจือปน เนื่องจากออกไซด์หรือสิ่งเจือปนโลหะทั้งหมดได้ระเหยไปแล้วที่อุณหภูมิสูงถึง 2150–2300 องศาเซลเซียส กลไกการเผาเชื่อมแบบระเหย-ควบแน่น (evaporation-condensation sintering mechanism) ยังสามารถทำให้ SiC บริสุทธิ์ขึ้นได้อีกด้วย (ปริมาณ SiC ใน RSiC สูงกว่า 99%)
