مادة

يُعرف كربيد السيليكون (SiC) أيضًا باسم الكاربورندوم، وهو مصنوع من رمل الكوارتز، وفحم الكوك البترولي (أو فحم الكوك)، ورقائق الخشب (التي تُضاف عند إنتاج كربيد السيليكون الأخضر)، وغيرها. يوجد لكربيد السيليكون أيضًا معدن نادر في الطبيعة يُسمى التوت. يُعد كربيد السيليكون من أكثر المواد استخدامًا واقتصاديةً في صناعة المواد الحرارية عالية التقنية، مثل الكربون والنيتروجين والبورون وغيرها من المواد غير الأكسيدية، ويمكن تسميته برمل الصلب الذهبي أو الرمل الحراري. ينقسم إنتاج كربيد السيليكون الصناعي في الصين حاليًا إلى كربيد السيليكون الأسود وكربيد السيليكون الأخضر، وكلاهما عبارة عن بلورات سداسية بنسبة 3.20 إلى 3.25 وصلابة دقيقة تتراوح بين 2840 و3320 كجم/م²

تُصنّف منتجات كربيد السيليكون إلى أنواع عديدة وفقًا لبيئات التطبيق المختلفة. ويُستخدم بشكل عام في التطبيقات الميكانيكية. على سبيل المثال، يُعدّ كربيد السيليكون مادة مثالية لصناعة موانع التسرب الميكانيكية نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل الكيميائي، وقوته العالية، وصلابته العالية، ومقاومته الجيدة للتآكل، ومعامل احتكاكه المنخفض، ومقاومته العالية لدرجات الحرارة.

يمكن تقسيم حلقات منع التسرب المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) إلى حلقات ثابتة، وحلقات متحركة، وحلقات مسطحة، وغيرها. ويمكن تصنيع منتجات كربيد السيليكون المختلفة، مثل حلقات الدوران، ومقاعد التثبيت، وجلبات التثبيت، وغيرها، وفقًا لمتطلبات العملاء الخاصة. كما يمكن استخدامه مع الجرافيت، ويتميز بمعامل احتكاك أقل من سيراميك الألومينا والسبائك الصلبة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في التطبيقات ذات قيمة PV عالية، وخاصة في بيئات الأحماض والقلويات القوية.

يُعدّ انخفاض الاحتكاك الناتج عن مادة كربيد السيليكون (SIC) أحد أهم مزايا استخدامها في موانع التسرب الميكانيكية. ولذلك، تتمتع هذه المادة بمقاومة أفضل للتآكل مقارنةً بالمواد الأخرى، مما يُطيل عمر مانع التسرب. إضافةً إلى ذلك، يُقلل انخفاض الاحتكاك الناتج عن مادة كربيد السيليكون من الحاجة إلى التشحيم. ويُقلل عدم الحاجة إلى التشحيم من احتمالية التلوث والتآكل، مما يُحسّن الكفاءة والموثوقية.

يتميز كربيد السيليكون (SIC) أيضاً بمقاومة عالية للتآكل، مما يعني قدرته على تحمل الاستخدام المتواصل دون أن يتلف أو ينكسر. وهذا ما يجعله المادة المثالية للاستخدامات التي تتطلب مستوى عالٍ من الموثوقية والمتانة.

كما يمكن إعادة صقله وتلميعه، مما يسمح بتجديد مانع التسرب عدة مرات خلال عمره الافتراضي. ويُستخدم عادةً في التطبيقات الميكانيكية، مثل موانع التسرب الميكانيكية، نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل الكيميائي، وقوته العالية، وصلابته العالية، ومقاومته الجيدة للتآكل، ومعامل احتكاكه المنخفض، ومقاومته العالية لدرجات الحرارة.

عند استخدام كربيد السيليكون في أسطح موانع التسرب الميكانيكية، فإنه يُحسّن الأداء، ويُطيل عمر مانع التسرب، ويُقلل تكاليف الصيانة والتشغيل للمعدات الدوارة مثل التوربينات والضواغط والمضخات الطاردة المركزية. تختلف خصائص كربيد السيليكون باختلاف طريقة تصنيعه. يتكون كربيد السيليكون المُرتبط بالتفاعل من خلال ربط جزيئات كربيد السيليكون ببعضها البعض في عملية تفاعل.

لا تؤثر هذه العملية بشكل ملحوظ على معظم الخصائص الفيزيائية والحرارية للمادة، إلا أنها تحد من مقاومتها الكيميائية. ومن أكثر المواد الكيميائية شيوعًا التي تُسبب مشاكل هي المواد الكاوية (وغيرها من المواد الكيميائية ذات الرقم الهيدروجيني العالي) والأحماض القوية، ولذلك لا يُنصح باستخدام كربيد السيليكون المُرتبط بالتفاعل في هذه التطبيقات.

مُرشّح مُلبّد بالتفاعلكربيد السيليكون. في هذه المادة، تُملأ مسام مادة كربيد السيليكون الأصلية أثناء عملية التغلغل باحتراق السيليكون المعدني، مما يؤدي إلى ظهور كربيد سيليكون ثانوي، وتكتسب المادة خصائص ميكانيكية استثنائية، فتصبح مقاومة للتآكل. ونظرًا لانكماشها الطفيف، يمكن استخدامها في إنتاج أجزاء كبيرة ومعقدة ذات دقة عالية. مع ذلك، يحد محتوى السيليكون من درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 1350 درجة مئوية، كما أن مقاومتها الكيميائية محدودة عند درجة حموضة تقارب 10. لذا، لا يُنصح باستخدام هذه المادة في البيئات القلوية القوية.

مُلبّديتم الحصول على كربيد السيليكون عن طريق تلبيد حبيبات كربيد السيليكون الدقيقة جدًا المضغوطة مسبقًا عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية لتشكيل روابط قوية بين حبيبات المادة.
أولاً، تزداد سماكة الشبكة البلورية، ثم تقل المسامية، وأخيراً تتلبد الروابط بين الحبيبات. وفي عملية المعالجة هذه، يحدث انكماش كبير للمنتج - بنسبة 20% تقريباً.
حلقة مانعة للتسرب من نوع SSIC مقاوم لجميع المواد الكيميائية. ولأنه لا يحتوي على السيليكون المعدني في تركيبه، يمكن استخدامه في درجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية دون أن تتأثر قوته.