Die industrielle Nachfrage treibt eine breitere Einführung von Keramikteilen aus Siliziumkarbid in Hochleistungsanwendungen voran

XI'AN, China – Angesichts der steigenden Anforderungen an Materialien, die unter hohen Temperaturen, Korrosion und mechanisch anspruchsvollen Bedingungen eingesetzt werden können,Drucklos gesinterte Keramikkomponenten aus Siliziumkarbid (SSiC).erleben eine breitere Akzeptanz in mehreren Industriesektoren.

Branchenbeobachtungen zufolge werden SSiC-Materialien in der Halbleiterverarbeitung, in chemischen Systemen und in thermischen Geräten eingesetzt, wo die Leistungsstabilität von entscheidender Bedeutung ist.

In der Halbleiterfertigung werden Siliziumkarbidkomponenten wie Waferträger, Prozessrohre und Heizelemente in Umgebungen mit mehr als 1200 °C eingesetzt.

Materialeigenschaften wie ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (~4,0 *10⁻⁶ /K) und eine hohe Wärmeleitfähigkeit (~116 W/m·K) unterstützen die Dimensionsstabilität bei Temperaturwechseln.

In ähnlicher Weise werden SSiC-Komponenten in Ofen- und Wärmeverarbeitungsanwendungen als Brennhilfsmittel, Setterplatten und strukturelle Träger verwendet. Mit einer maximalen Betriebstemperatur von bis zu 1650 °C in Luft und einer Temperaturwechselbeständigkeit von mehr als ΔT 350 °C eignet sich das Material für wiederholte Heiz- und Kühlbedingungen.

In chemischen Prozesssystemen werden Siliziumkarbidkomponenten häufig für Dichtungsringe, Pumpenteile und korrosionsbeständige Auskleidungen verwendet.

Testdaten unter kontrollierten Bedingungen (125–300 Stunden Eintauchen unter Rühren) zeigen:

• Korrosionsrate von etwa 1,8 mg/cm²·Jahr in 98 % H₂SO₄ bei 100 °C
• Korrosionsrate von etwa 2,5 mg/cm²·Jahr in 50 %iger NaOH bei 100 °C

Diese Werte liegen je nach Systemdesign und Betriebsbedingungen im Allgemeinen im Bereich, der für den langfristigen industriellen Einsatz geeignet ist.

Über thermische und chemische Umgebungen hinaus werden Siliziumkarbidkeramiken auch in verschleißkritischen Anwendungen wie Buchsen, Dichtflächen und Strukturbauteilen eingesetzt.

Zu den typischen Eigenschaften gehören eine Härte von etwa 93 HRA und ein Elastizitätsmodul von etwa 410 GPa, was die Widerstandsfähigkeit gegen Verformung und Verschleiß unter mechanischer Belastung unterstützt.

SSiC-Komponenten werden durch drucklose Sinterprozesse bei über 2100 °C und anschließender Präzisionsbearbeitung hergestellt.

Zu den gemeldeten Fertigungskapazitäten gehören:

• Maßtoleranz bis ±0,02 mm
• Oberflächenrauheit bis Ra ≤ 0,8 μm
• Fähigkeit zur Herstellung komplexer Geometrien

Solche Parameter sind für Anwendungen relevant, die enge Toleranzen und eine konstante Montageleistung erfordern.

Da industrielle Systeme weiterhin eine höhere Zuverlässigkeit unter extremen Betriebsbedingungen erfordern, wird erwartet, dass Materialien wie SSiC eine zunehmende Rolle bei der Gerätekonstruktion spielen werden.

Anwendungen mit hohen Temperaturen, korrosiven Medien und mechanischem Verschleiß dürften weiterhin die Hauptgründe für die Einführung von Siliziumkarbid-Keramikkomponenten bleiben.