مادة

كربيد السيليكون (SiC) يُعرف أيضًا باسم الكربوروندوم، وهو مصنوع من رمل الكوارتز، وفحم البترول (أو فحم الكوك)، ورقائق الخشب (التي تُضاف عند إنتاج كربيد السيليكون الأخضر)، وغيرها. يحتوي كربيد السيليكون أيضًا على معدن نادر في الطبيعة، وهو التوت. في المواد الخام الحرارية عالية التقنية الحديثة التي تحتوي على الكربون والنيتروجين والبروم، وغيرها من المواد الخام غير المؤكسدة، يُعد كربيد السيليكون من أكثر المواد استخدامًا واقتصادية، ويمكن تسميته رمل الفولاذ الذهبي أو الرمل الحراري. حاليًا، ينقسم الإنتاج الصناعي الصيني من كربيد السيليكون إلى كربيد السيليكون الأسود وكربيد السيليكون الأخضر، وكلاهما عبارة عن بلورات سداسية الشكل بنسبة 3.20 إلى 3.25، ودرجة صلادة دقيقة تتراوح بين 2840 و3320 كجم/م².

تُصنف منتجات كربيد السيليكون إلى أنواع عديدة وفقًا لبيئات الاستخدام المختلفة. ويُستخدم عادةً في التطبيقات الميكانيكية. على سبيل المثال، يُعد كربيد السيليكون مادة مثالية لمانعات التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون، نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل الكيميائي، وقوته العالية، وصلابته العالية، ومقاومته الجيدة للتآكل، ومعامل احتكاكه المنخفض، ومقاومته العالية لدرجات الحرارة.

يمكن تقسيم حلقات ختم SIC إلى حلقات ثابتة، ومتحركة، ومسطحة، وغيرها. يمكن تصنيع سيليكون SiC في منتجات كربيد متنوعة، مثل حلقات كربيد السيليكون الدوارة، ومقاعد كربيد السيليكون الثابتة، وجلبات كربيد السيليكون، وغيرها، وفقًا لمتطلبات العملاء الخاصة. كما يمكن استخدامه مع مادة الجرافيت، ومعامل احتكاكه أقل من سيراميك الألومينا والسبائك الصلبة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في قيم PV عالية، وخاصةً في ظل ظروف الأحماض والقلويات القوية.

يُعدّ انخفاض احتكاك SIC أحد أهم فوائد استخدامه في الأختام الميكانيكية. وبالتالي، يتحمّل SIC التآكل والتلف بشكل أفضل من المواد الأخرى، مما يُطيل عمره الافتراضي. بالإضافة إلى ذلك، يُقلّل انخفاض احتكاك SIC من الحاجة إلى التزييت. ويُقلّل نقص التزييت من احتمالية التلوث والتآكل، مما يُحسّن الكفاءة والموثوقية.

يتميز SIC أيضًا بمقاومة ممتازة للتآكل، مما يعني أنه يتحمل الاستخدام المتواصل دون أن يتلف أو ينكسر. وهذا يجعله المادة المثالية للاستخدامات التي تتطلب مستوى عالٍ من الموثوقية والمتانة.

يمكن أيضًا إعادة صقله وتلميعه، مما يسمح بتجديد الختم عدة مرات خلال عمره الافتراضي. يُستخدم عادةً في الأغراض الميكانيكية، كما هو الحال في الأختام الميكانيكية، نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل الكيميائي، وقوته العالية، وصلابته العالية، ومقاومته الجيدة للتآكل، ومعامل احتكاكه المنخفض، ومقاومته العالية لدرجات الحرارة.

عند استخدامه في أسطح الختم الميكانيكية، يُحسّن كربيد السيليكون الأداء، ويزيد من عمر الختم، ويُخفّض تكاليف الصيانة، ويُخفّض تكاليف تشغيل المعدات الدوارة مثل التوربينات والضواغط ومضخات الطرد المركزي. يختلف كربيد السيليكون في خصائصه باختلاف طريقة تصنيعه. يُشكّل كربيد السيليكون المترابط تفاعليًا عن طريق ربط جزيئات كربيد السيليكون ببعضها البعض في عملية تفاعل.

لا تؤثر هذه العملية بشكل كبير على معظم الخصائص الفيزيائية والحرارية للمادة، إلا أنها تحد من مقاومتها الكيميائية. المواد الكيميائية الأكثر شيوعًا التي تُشكل مشكلة هي المواد الكاوية (وغيرها من المواد الكيميائية ذات الرقم الهيدروجيني العالي) والأحماض القوية، ولذلك لا ينبغي استخدام كربيد السيليكون المتفاعل في هذه التطبيقات.

متسرب متفاعل التلبيدكربيد السيليكون. في هذه المادة، تُملأ مسام مادة SIC الأصلية بعملية التسرب عن طريق حرق السيليكون المعدني، فيظهر كربيد السيليكون الثانوي، وتكتسب المادة خصائص ميكانيكية استثنائية، وتصبح مقاومة للتآكل. بفضل انكماشها البسيط، يمكن استخدامها في إنتاج قطع كبيرة ومعقدة ذات تحمّل دقيق. مع ذلك، يحدّ محتوى السيليكون من درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 1350 درجة مئوية، كما تقتصر المقاومة الكيميائية على حوالي 10 درجات. لا يُنصح باستخدام هذه المادة في البيئات القلوية القاسية.

مُتكلسيتم الحصول على كربيد السيليكون عن طريق تلبيد حبيبات SIC الدقيقة جدًا والمضغوطة مسبقًا عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية لتشكيل روابط قوية بين حبيبات المادة.
أولاً، تزداد سماكة الشبكة، ثم تقل مساميتها، وأخيراً تتصلب الروابط بين الحبيبات. خلال هذه المعالجة، يحدث انكماش ملحوظ للمنتج بنسبة ٢٠٪ تقريبًا.
حلقة ختم SSIC مقاوم لجميع المواد الكيميائية. ولأنه لا يحتوي على السيليكون المعدني، يُمكن استخدامه في درجات حرارة تصل إلى ١٦٠٠ درجة مئوية دون التأثير على متانته.