Sagger al carburo di silicio (SiC) ad alta purezza - attrezzature di laboratorio per ceramiche di precisione

L'istituto svizzero ha dovuto affrontare limitazioni critiche con i contenitori convenzionali in allumina e grafite nei processi di sinterizzazione della ceramica ad altissima purezza (1700°C+):

• Rischi di contaminazione: I contenitori di allumina rilasciano ioni alcalini nelle polveri ceramiche, compromettendo la purezza del materiale per i componenti aerospaziali.
• Guasti da shock termico: I cedimenti di grafite si sono rotti dopo 50 cicli termici, causando la perdita del campione in costosi esperimenti di ricerca e sviluppo.
• Inefficienza del processo: Sostituzioni frequenti e cicli di pulizia hanno ritardato i tempi del progetto del 30%.

Punti critici fondamentali:

• Incapacità di mantenere la purezza dei materiali in attività di ricerca e sviluppo di alto valore.
• Vita utile breve in ambienti con cicli termici estremi.
• Costi elevati derivanti da esperimenti falliti e tempi di inattività.

Kegu si è sviluppatocontenitori SiC sinterizzati senza pressione per applicazioni a temperature ultra elevate e ad elevata purezzasu misura per la sinterizzazione avanzata della ceramica e la ricerca sui materiali di livello aerospaziale.

ILCadenti SSiCsono stati prodotti utilizzando carburo di silicio di altissima purezza con un contenuto di impurità metalliche inferiore a 50 ppm, contribuendo a ridurre al minimo la contaminazione durante i processi avanzati di sinterizzazione della ceramica.

Rispetto ai tradizionali contenitori in ceramica, ilCuscinetti in carburo di silicio sinterizzato senza pressioneha mantenuto prestazioni stabili sotto ripetuti cicli termici fino a 1800°C fornendo allo stesso tempo un'eccellente resistenza alla corrosione e conduttività termica.

• Purezza della materia prima: Polvere di SiC proveniente da depositi di quarzo ultrapuliti (estrazione certificata ISO 14001).
• Processo di produzione: Sinterizzazione sotto vuoto a 2200°C per 20 ore in atmosfera di argon per eliminare i difetti indotti dall'ossigeno.
• Protocollo di test:
  • Analisi XRF per la purezza elementare (condotta da SGS Svizzera).
  • Test Dyne per la compatibilità dell'energia superficiale con i fanghi ceramici.

• Prototipazione personalizzata: Mini-sagger da 50 mm³ co-sviluppati per esperimenti di sinterizzazione su microscala.
• Condivisione dei dati: Dati di imaging termico forniti in tempo reale durante le prove di sinterizzazione del cliente.
• Supporto alla formazione: Ho ospitato un workshop tecnico sulla manutenzione delle presse SiC per il gruppo di ricerca del cliente.

1. Purezza e miglioramenti del processo

   • Contaminazione eliminata: La lisciviazione degli ioni alcalini è stata ridotta da 1.000 ppm a <50 ppm, in conformità agli standard sui materiali aerospaziali (ad es. ASTM F2924).
   • Efficienza di sinterizzazione: Tempo di ciclo ridotto da 48 ore a 38 ore, accelerando la produttività di ricerca e sviluppo.

2. Guadagni in termini di costi e affidabilità

   • Durata utile estesa a oltre 1000 cicli: 20 volte più lungo rispetto ai contenitori in grafite, riducendo così i costi di sostituzione95%.
   • Il tasso di fallimento sperimentale è diminuito dell'85%: Le prestazioni costanti nei cicli termici hanno eliminato la perdita di campione.

3. Impatto sul mercato

   • I nuovi compositi ceramici del cliente (sviluppati utilizzando i contenitori Kegu) hanno vinto il premioPremio svizzero per la tecnologia 2024per l’innovazione aerospaziale.
   • Kegu è stato elencato come fornitore preferito nel database degli appalti pubblici del cliente per materiali di elevata purezza.

Le presse in carburo di silicio sinterizzato senza pressione (SSiC) sono ampiamente utilizzate in:

• sinterizzazione ceramica avanzata,
• materiali della batteria al litio,
• lavorazione dei semiconduttori,
• e sviluppo di materiali aerospaziali.

I principali vantaggi includono:

• contaminazione estremamente bassa,
• eccellente resistenza ai cicli termici,
• stabilità strutturale alle alte temperature,
• e lunga durata.

Esplorare:

• Cuscinetti SiC sinterizzati senza pressione
• Componenti in carburo di silicio sinterizzato senza pressione (SSiC).