Kulki mielące z bezciśnieniowego spiekanego węglika krzemu o średnicy 5 mm–6 mm

Węglik krzemu (SiC), typowy związek związany kowalencyjnie, oferuje wyjątkowo wysoką twardość, doskonałą odporność na zużycie, doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach i wyjątkową stabilność chemiczną, co czyni go kluczowym elementem zaawansowanych konstrukcyjnych materiałów ceramicznych. Kulki mielące SiC produkowane są z proszków SiC o wysokiej czystości poprzez formowanie, spiekanie w wysokiej temperaturze i precyzyjne wykończenie. Są szeroko stosowane w kruszeniu, ultradrobnym mieleniu i dyspersji materiałów o wysokiej twardości.

SiC ma > 90% wiązań kowalencyjnych i wyjątkowo niskie współczynniki samodyfuzji, co sprawia, że ​​spiekanie jest trudne. Główne techniki spiekania kul mielących o średnicy 5-6 mm to:

Doskonała odporność na korozję – wytrzymuje prawie wszystkie znane odczynniki w temperaturze pokojowej. Podczas utleniania tworzy się gęsta warstwa SiO₂, która zapewnia dodatkową ochronę. Nadaje się do mocnych kwasów, mocnych zasad i agresywnych środowisk. SiC jest półprzewodnikiem o szerokiej przerwie energetycznej i wysokiej rezystywności. Jest niemagnetyczny i nieprzewodzący, bezpieczny dla środowisk pola magnetycznego i zastosowań wymagających izolacji elektrycznej.

Ze względu na niski ciężar właściwy i ekstremalną twardość, kulki SiC o średnicy 5-6 mm są idealnymi środkami mielącymi do młynów z mieszaniem (atrytorów). Nadają się szczególnie do ultradokładnego mielenia supertwardej ceramiki, takiej jak SiC, Si₃N₄, B₄C i TiC, osiągając wielkość cząstek od mikronów do submikronów, a nawet w skali nano. Homogeniczne (kulki SiC rozdrabniające proszek SiC) lub wysoce kompatybilne media minimalizują zanieczyszczenie i zachowują czystość produktu.

Podczas bardzo dokładnego mielenia materiałów katodowych akumulatorów litowo-jonowych (np. LiFePO₄, NMC) kulki SiC o średnicy 5–6 mm zastępują kulki stalowe lub ZrO₂, aby uniknąć zanieczyszczeń metalicznych, poprawiając żywotność i bezpieczeństwo cyklu pracy akumulatora. W przypadku ultradrobnego mielenia proszków w przemyśle fotowoltaicznym kulki SiC oferują wydajność porównywalną do drogich kulek ZrO₂ przy znacznie niższych kosztach.

Kulki SiC pracują nieprzerwanie w temperaturze 1600°C, wykazują niski współczynnik CTE i są odporne na szok termiczny. Stosowane są w układach napędowych urządzeń do kalcynacji w wysokiej temperaturze, elementach nośnych w piecach do obróbki cieplnej itp. Ich doskonała odporność na kwasy i zasady sprawia, że ​​nadają się do reaktorów chemicznych i obróbki osadów galwanicznych.

Kulki SiC o średnicy 5-6 mm służą do bardzo precyzyjnego szlifowania swobodnego i polerowania szkła optycznego, ceramiki, szafirów i płytek krzemowych. Zielone kulki SiC (SiC > 97%) są szczególnie skuteczne w przypadku węglików spiekanych i szkła, osiągając chropowatość powierzchni Ra <0,1 μm.

SiC jest nietoksyczny i nie stwarza zagrożenia dla zdrowia. Jako środek mielący pozwala uniknąć wymywania metali ciężkich w związku z metalowymi kulkami i jest zgodny z GMP i innymi normami higienicznymi.

Precyzyjne kulki SiC o średnicy 5–6 mm są również stosowane jako odporne na korozję elementy łożyskowe, odpowiednie do łożysk do wierceń głębokich, uszczelnień reaktorów chemicznych i innych zastosowań wymagających dużej odporności na zużycie i korozję.

W porównaniu z innymi ceramicznymi środkami mielącymi, SiC oferuje niezastąpione zalety w zakresie ekstremalnej twardości, odporności na zużycie, przewodności cieplnej i stabilności w wysokiej temperaturze, szczególnie w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności szlifowania, czystości produktu i pracy w podwyższonej temperaturze. Jego odporność na pękanie jest niższa niż ZrO₂; dlatego w przypadku kruszenia zgrubnego, w którym dominują duże obciążenia udarowe, wymagana jest staranna selekcja. Jednakże w przypadku drobnego i średniego mielenia w młynach z mieszadłem (wielkość 5-6 mm) ograniczenie kruchości można złagodzić poprzez odpowiedni stosunek kulki do materiału i kontrolę procesu.