Silikon karbida (SiC), juga dikenal sebagai silikon karbida atau korundum, adalah senyawa yang terdiri dari silikon dan karbon. Berikut beberapa fakta penting tentang silikon karbida:
- Struktur: Silikon karbida memiliki beragam struktur kristal, yang paling umum adalah α-SiC dan β-SiC. α-SiC memiliki struktur heksagonal, sedangkan β-SiC memiliki struktur kubik.
- Kekerasan: Seperti yang disebutkan sebelumnya, silikon karbida sangat keras, nomor dua setelah intan dan kubik boron nitrida. Biasanya diberi peringkat 9 ke 9.5 pada skala kekerasan Mohs.
- aplikasi:
- Abrasive: Karena kekerasannya yang sangat tinggi, silikon karbida sering digunakan dalam bahan abrasif seperti amplas, roda gerinda, dll..
- Semikonduktor: Silikon karbida memiliki berbagai aplikasi pada suhu tinggi, frekuensi tinggi, dan perangkat elektronik berdaya tinggi karena dapat mempertahankan sifat kelistrikannya dalam kondisi ekstrim.
- Bahan tahan api: Karena titik lelehnya yang tinggi (tentang 2730 derajat Celsius), silikon karbida digunakan sebagai bahan tahan api dan bahan struktur suhu tinggi.
- Keramik: Keramik silikon karbida digunakan untuk memproduksi bantalan, segel, dan suku cadang otomotif karena kekerasan dan ketahanan ausnya yang tinggi.
- Manufaktur: Silikon karbida dapat diproduksi dengan beberapa metode, yang paling umum adalah mereaksikan silikon dioksida (seperti pasir kuarsa) dengan karbon (seperti minuman bersoda) pada suhu tinggi untuk menghasilkan SiC.
- Properti: Selain kekerasan, silikon karbida juga memiliki konduktivitas termal yang tinggi, koefisien muai panas yang rendah, stabilitas kimia dan ketahanan korosi.
Batang silikon karbida
apakah silikon karbida termasuk keramik
Ya, Silikon karbida (SiC) dapat dianggap sebagai bahan keramik.
- Definisi: Keramik biasanya mengacu pada bahan yang terbuat dari bahan anorganik non-logam (misalnya oksida, nitrida, karbida, dll.) melalui sintering suhu tinggi. Silikon karbida memenuhi definisi ini.
- Properti: Silikon karbida memiliki banyak sifat khas keramik, termasuk:
- Kekerasan tinggi: Seperti yang disebutkan sebelumnya, silikon karbida sangat keras.
- Titik leleh tinggi: tentang 2730 derajat Celsius, jauh lebih tinggi daripada titik leleh kebanyakan logam.
- Tahan suhu tinggi: Silikon karbida mempertahankan sifat fisik dan kimianya pada suhu tinggi.
- Ketahanan korosi: Ini memiliki ketahanan korosi yang baik terhadap sebagian besar bahan kimia.
- Koefisien ekspansi termal rendah: Ini berarti silikon karbida berubah volumenya lebih sedikit ketika suhu berubah.
- Aplikasi: Dalam penerapan keramik, silikon karbida digunakan untuk membuat bahan tahan api, keramik tahan aus, keramik struktural, keramik elektronik, dll.. Misalnya:
- Keramik struktural: digunakan untuk memproduksi bantalan, segel, alat pemotong, dll..
- Keramik elektronik: digunakan sebagai bahan substrat atau bahan pengemas pada perangkat semikonduktor.
apakah silikon karbida lebih keras dari aluminium oksida
Ya, Silikon karbida (SiC) lebih keras dari Aluminium Oksida (Al₂O₃). Kekerasan Mohs dari Silikon Karbida adalah antara sekitar 9 Dan 9.5, sedangkan kekerasan Mohs dari Aluminium Oksida biasanya sekitar 9. Karena itu, Silikon Karbida umumnya dianggap bahan yang lebih keras daripada Aluminium Oksida.
Pelat silikon karbida
bagaimana silikon karbida dibuat
cara membuat silikon karbida? Ada banyak cara untuk menyiapkan silikon karbida (SiC). Berikut adalah beberapa proses produksi utama:
- Proses Acheson:
- Bahan mentah: Pasir kuarsa (terutama silikon dioksida, SiO₂), kokas (karbon, C) dan garam.
- Proses: Campur pasir kuarsa dan kokas, tambahkan sedikit garam (sebagai fluks), dan kemudian panaskan sampai sekitar 2000-2500 derajat Celcius dalam tungku listrik. Gradien suhu terbentuk di dalam tungku listrik, dengan suhu tertinggi di bagian tengah dan suhu paling rendah di bagian tepi. Pada suhu tinggi, SiO₂ dalam pasir kuarsa bereaksi dengan C dalam kokas membentuk SiC:
[
SiO₂ + 3C panah kanan SiC + 2APAke atas
] - Produk: Butiran SiC yang diperoleh memiliki ukuran yang berbeda-beda dan memerlukan pengolahan lebih lanjut.
- Deposisi Uap Kimia (CVD):
- Sumber gas: Gunakan gas seperti silan (SiH₄) dan metana (CH₄) sebagai reaktan.
- Proses: Pada suhu tinggi (biasanya 1000-1500°C) dan tekanan rendah, gas tersebut terurai melalui reaksi kimia, dan atom Si dan C diendapkan pada permukaan substrat untuk membentuk film atau lapisan SiC.
- Aplikasi: Digunakan untuk memproduksi kemurnian tinggi, bahan SiC berstruktur halus, seperti perangkat semikonduktor.
- Proses Sol-Gel:
- Bahan mentah: Gunakan larutan prekursor organik yang mengandung silikon dan karbon, seperti tetraethoxysilane (TEOS).
- Proses: Bentuk partikel atau film SiC melalui langkah-langkah seperti hidrolisis, kondensasi, gelasi dan sintering.
- Sintering Laser:
- Metode: Gunakan laser untuk memanaskan dan mendinginkan bubuk SiC dengan cepat untuk mencapai sintering yang cepat.
- Metode fase cair:
- Bahan mentah: Gunakan prekursor cair, misalnya polikarbosilana (buah).
- Proses: Prekursor cair dipanaskan hingga terpolimerisasi, tautan silang, dan akhirnya diubah menjadi SiC.
- Sintering reaksi:
- Metode: Bubuk SiC dicampur dengan silikon (Dan), dan setelah proses sintering, Si dan C bereaksi membentuk SiC.
Pilar silikon karbida
kegunaan silikon karbida
1.Kasar
- Alat amplas dan gerinda: Silikon karbida digunakan sebagai bahan abrasif karena kekerasannya yang tinggi untuk membuat amplas, roda gerinda, batu gerinda, dll..
- Pemolesan: Digunakan untuk memoles logam, kaca, keramik dan bahan lainnya.
2.Bahan Tahan Api
- Lapisan tempat pembakaran: Karena titik lelehnya yang tinggi dan ketahanan suhu yang tinggi, silikon karbida digunakan sebagai bahan pelapis kiln.
- Bahan struktural suhu tinggi: Silikon karbida dapat mempertahankan kekuatan mekaniknya di lingkungan bersuhu tinggi.
3. Bahan Semikonduktor
- Perangkat elektronik: Silicon carbide has excellent electrical properties and is suitable for manufacturing high-temperature, high-frequency and high-power semiconductor devices such as MOSFET, diodes, LEDs, dll..
- Optoelectronic devices: Used to manufacture light-emitting diodes (LEDs), laser diodes, dll..
4. Ceramic Materials
- Keramik struktural: digunakan untuk memproduksi bantalan, segel, alat pemotong, penukar panas, dll..
- Bulletproof materials: Silicon carbide ceramics have high hardness and impact resistance and are used to manufacture bulletproof vests and armor.
5. Wear-resistant coating
- Coating materials: Silicon carbide coatings are used to improve the wear resistance and corrosion resistance of components, such as turbine blades, automotive parts, dll..
6. High temperature heating elements
- Heating elements: Silicon carbide is used as a heating element material due to its high thermal conductivity and high temperature resistance.
Silicon carbide sagger
7. Metallurgical Industry
- Smelting furnace: digunakan untuk membuat bahan pelapis untuk tungku peleburan.
- Pengecoran cetakan: Silikon karbida digunakan untuk membuat cetakan pengecoran.
8. Bahan kimia
- bahan penyaring: Elemen filter keramik silikon karbida digunakan untuk penyaringan gas suhu tinggi.
- Pembawa katalis: Ini digunakan sebagai bahan pembawa katalis.
9. Otomotif
- Bantalan rem: Silikon karbida digunakan untuk membuat bantalan rem berperforma tinggi.
- Bagian-bagian mesin: seperti liner silinder, cincin piston, dll..
10. Optik
- Lensa dan Windows: Silikon karbida mentransmisikan cahaya dalam aplikasi optik inframerah.
11. Dirgantara dan penerbangan
- Komponen bersuhu tinggi: Silikon karbida digunakan untuk memproduksi komponen pesawat ruang angkasa dan mesin dirgantara karena ketahanannya terhadap suhu tinggi dan korosi.
12. energi
- sel surya: Silikon karbida digunakan sebagai lapisan konduktif transparan dalam sel surya.
- Sel bahan bakar: Sebagai bahan elektroda.
Area penerapan silikon karbida masih terus berkembang, dan seiring dengan perkembangan teknologi, area aplikasi baru juga sedang dieksplorasi dan dikembangkan.
Balok silikon karbida