ลูกบดซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้ความดัน 5 มม. - 6 มม
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ทั่วไป มีความแข็งสูงเป็นพิเศษ ทนทานต่อการสึกหรอได้ดีกว่า มีคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม และมีความเสถียรทางเคมีที่โดดเด่น ทำให้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของวัสดุเซรามิกที่มีโครงสร้างขั้นสูง ลูกบด SiC ผลิตจากผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงผ่านการขึ้นรูป การเผาผนึกที่อุณหภูมิสูง และการตกแต่งขั้นสุดท้ายอย่างแม่นยำ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบด การบดละเอียดพิเศษ และการกระจายตัวของวัสดุที่มีความแข็งสูง
กระบวนการผลิต
วิธีการขึ้นรูป
- การขึ้นรูปม้วน- วัตถุดิบเซรามิกถูกรีดโดยตรงเป็นลูกบอลสีเขียวตามขนาดที่ต้องการ เรียบง่าย เหมาะสำหรับงานขนาดเล็กถึงขนาดกลาง
- การกดแบบไอโซสแตติก- รวมการรีดเย็นด้วยความเย็นแบบถุงเปียกและถุงแห้ง การกดถุงแห้งมีระบบอัตโนมัติสูง ความหนาแน่นสีเขียวสม่ำเสมอ และความเป็นทรงกลมที่ดี แต่ต้องการความสามารถในการไหลของผงและคุณภาพการเป็นเม็ดที่ดี
- การอัดขึ้นรูป + หลังการรักษา- ผง SiC เรซินที่ให้ถ่านสูงและเส้นใยสั้นถูกผสม อัดขึ้นรูปเป็นลูกบอล บ่ม และไพโรไลซ์เพื่อให้ได้พรีฟอร์มคาร์บอนเซรามิก ซึ่งจากนั้นจะถูกทำให้หนาแน่นโดยการแทรกซึมของซิลิคอน (พันธะปฏิกิริยา) ตามด้วยการบด/ขัดเงาเพื่อให้ได้ความแม่นยำของมิติสูง
กระบวนการเผาผนึก
SiC มีพันธะโควาเลนต์ >90% และค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายในตัวเองต่ำมาก ซึ่งทำให้การเผาผนึกมีความท้าทาย เทคนิคการเผาผนึกหลักสำหรับลูกบดขนาด 5-6 มม. ได้แก่:
- การเผาผนึกแบบไร้ความดัน (การเผาผนึกในบรรยากาศ)- ดำเนินการในบรรยากาศที่ไม่ออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิ 2000-2150 °C โดยมีความหนาแน่นตามทฤษฎี >98% รวมถึงการเผาผนึกแบบโซลิดสเตตและเฟสของเหลว ไม่มีการจำกัดรูปร่าง/ขนาด ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการผลิตลูกบอลขนาด 5-6 มม. ในปริมาณมาก
- การเผาผนึกปฏิกิริยา- ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นที่มีรูพรุน (คาร์บอน + SiC) ถูกแทรกซึมด้วยซิลิคอนหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,500 °C ทำให้เกิดเป็น β-SiC อุณหภูมิต่ำ การหดตัวต่ำ รูปร่างใกล้สุทธิ เหมาะสำหรับรูปทรงที่มีความแม่นยำที่ซับซ้อน
- การกดร้อน- แรงดันเชิงกลที่ใช้ระหว่างการให้ความร้อนช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีเนื้อละเอียดและมีความหนาแน่นสูง (≥99%) ที่อุณหภูมิต่ำลงและใช้เวลาสั้นลง อายุการใช้งานแม่พิมพ์ที่จำกัด ผลผลิตชุดต่ำ ต้นทุนสูง ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพสูงชุดเล็ก
- การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP)- ให้ความหนาแน่นสูงมากและเป็นทรงกลมที่ยอดเยี่ยม แต่มีการลงทุนและต้นทุนอุปกรณ์สูง ไม่ใช่เพื่อการผลิตขนาดใหญ่
การเปรียบเทียบกระบวนการเผาผนึก
| กระบวนการ |
อุณหภูมิการเผาผนึก (°ซ) |
ความหนาแน่น (%) |
ข้อดี |
ขอบเขตการสมัคร |
| การเผาผนึกแบบไร้แรงกดดัน |
2000-2150 |
≥98 |
ต้นทุนต่ำ การผลิตจำนวนมาก |
ปริมาตรสูง ใช้งานทั่วไป 5-6 มม |
| การเผาผนึกปฏิกิริยา |
15.00-17.00 |
ใกล้เต็มแล้ว |
รูปร่างใกล้สุทธิ การหดตัวต่ำ |
รูปร่างที่ซับซ้อนและแม่นยำ |
| การกดร้อน |
1800-2200 |
≥99 |
เม็ดละเอียดมีความหนาแน่นสูง |
ชุดเล็กประสิทธิภาพสูง |
| การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน |
1800-2000 |
≥99 |
ความหนาแน่นสม่ำเสมอ ความทรงกลมที่เหนือกว่า |
สินค้าเกรดตลับลูกปืนระดับพรีเมียม |
คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ
คุณสมบัติทางกล
- ความแข็ง- ความแข็ง Mohs 9.5 รองจากเพชร (10) ความแข็งปุ่ม ~3000 กก./มม.² ความแข็งของวิกเกอร์ส HV10 ≥22 GPa; เกรดพรีเมี่ยมถึง HV0.5 ≥2600
- ความหนาแน่น- ความหนาแน่นรวม 3.07-3.20 ก./ซม. ต่ำกว่าลูกบอลเหล็ก >60% (~7.8 ก./ซม. 3) ลดภาระของอุปกรณ์และการใช้พลังงาน
- โมดูลัสยืดหยุ่น- โมดูลัสของ Young 380-430 GPa (~1.5× ของเหล็กกล้า) ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของขนาดที่ดีเยี่ยมภายใต้ภาระหนัก
- ความเหนียวแตกหัก- ~3-4 MPa*m¹/² โดยทั่วไปสำหรับเซรามิกที่เปราะ
คุณสมบัติทางความร้อน
- การนำความร้อน- สูง: 120-200 W/(m*K) ที่ 20 °C ซึ่งสูงกว่าโลหะหลายชนิดและ ~3 เท่าของซิลิคอน
- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (CTE)- ต่ำ: 3.6-4.1×10⁻⁶/K (20-400 °C)
- อุณหภูมิบริการสูงสุด- SSiC (เผาผนึกแบบไร้แรงดัน) สูงถึง 1800 °C ในบรรยากาศเฉื่อย 1600°C ในอากาศ
คุณสมบัติทางเคมีและไฟฟ้า
ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม - ต้านทานสารรีเอเจนต์ที่รู้จักเกือบทั้งหมดที่อุณหภูมิห้อง ชั้น SiO₂ ที่หนาแน่นก่อตัวขึ้นเมื่อมีการออกซิเดชัน ซึ่งให้การปกป้องเพิ่มเติม เหมาะสำหรับกรดแก่ ด่างแก่ และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง SiC เป็นเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างที่มีความต้านทานสูง ไม่เป็นแม่เหล็กและไม่นำไฟฟ้า ปลอดภัยสำหรับสภาพแวดล้อมสนามแม่เหล็กและการใช้งานที่ต้องใช้ฉนวนไฟฟ้า
ตัวชี้วัดทางเคมีกายภาพที่สำคัญ
| คุณสมบัติ |
ค่าทั่วไป / ช่วง |
| องค์ประกอบหลัก (เนื้อหา SiC) |
≥95% (SiC สีดำ), ≥97% (SiC สีเขียว) สูงถึง ≥99% |
| ความหนาแน่นเป็นกลุ่ม |
3.07 - 3.20 ก./ซม.3 |
| ความแข็งของโมห์ |
9.5 |
| ความแข็งแบบวิคเกอร์ (HV10) |
≥22เกรดเฉลี่ย (≥2600 HV0.5) |
| โมดูลัสยืดหยุ่น |
380 - 430 เกรดเฉลี่ย |
| การนำความร้อน (20 °C) |
120 - 200 วัตต์/(ม.*เคลวิน) |
| ซีทีอี (20-400 °C) |
3.6 - 4.1×10⁻⁶/เค |
| ความแข็งแรงของแรงดัดงอ |
≥400เมกะปาสคาล |
| กำลังรับแรงอัด |
≥2200เมกะปาสคาล |
| มีความพรุนอย่างเห็นได้ชัด |
<0.2% |
สถานการณ์การใช้งาน
การแปรรูปผง
เนื่องจากความถ่วงจำเพาะต่ำและความแข็งสูง บอล SiC ขนาด 5-6 มม. จึงเป็นสื่อการบดที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโรงสีแบบกวน (เครื่องขัดสี) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเจียรละเอียดพิเศษของเซรามิกที่มีความแข็งยิ่งยวด เช่น SiC, Si₃N₄, B₄C และ TiC เพื่อให้ได้ขนาดอนุภาคตั้งแต่ไมครอนไปจนถึงซับไมครอน หรือแม้แต่ระดับนาโน ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ลูกบอล SiC ที่บดผง SiC) หรือตัวกลางที่เข้ากันได้สูงลดการปนเปื้อนและรักษาความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์
การแปรรูปวัสดุพลังงานใหม่
ในการบดละเอียดเป็นพิเศษของวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (เช่น LiFePO₄, NMC) บอล SiC ขนาด 5-6 มม. จะมาแทนที่ลูกบอลเหล็กหรือ ZrO₂ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของโลหะ ปรับปรุงอายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ในการบดผงละเอียดพิเศษในอุตสาหกรรม PV บอล SiC มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับบอล ZrO₂ ที่มีราคาแพงโดยมีต้นทุนที่ต่ำกว่ามาก
สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีฤทธิ์กัดกร่อน
ลูกบอล SiC ทำงานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 1600 °C มี CTE ต่ำ และต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน ใช้ในระบบขับเคลื่อนของอุปกรณ์เผาที่อุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนรับน้ำหนักในเตาบำบัดความร้อน ฯลฯ ความต้านทานต่อกรด/ด่างที่ดีเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับเครื่องปฏิกรณ์เคมีและการบำบัดตะกอนด้วยการชุบด้วยไฟฟ้า
แก้วแสงและวัสดุแข็งเปราะ
ลูกบอล SiC ขนาด 5-6 มม. ใช้สำหรับการเจียรและขัดเงากระจกออพติคอล เซรามิก แซฟไฟร์ และเวเฟอร์ซิลิคอนแบบไร้ความแม่นยำสูง บอล SiC สีเขียว (SiC >97%) มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษกับซีเมนต์คาร์ไบด์และแก้ว โดยได้ค่าความหยาบผิว Ra <0.1 μm
อุตสาหกรรมยาและอาหาร
SiC ไม่เป็นพิษและไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ เนื่องจากเป็นสื่อในการบด จึงหลีกเลี่ยงการชะล้างโลหะหนักที่เกี่ยวข้องกับลูกบอลโลหะ และเป็นไปตามมาตรฐาน GMP และมาตรฐานสุขอนามัยอื่นๆ
ตลับลูกปืนและส่วนประกอบวาล์ว
ลูกบอล SiC ที่มีความแม่นยำ 5-6 มม. ยังใช้เป็นส่วนประกอบตลับลูกปืนที่ทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับตลับลูกปืนเจาะลึก ซีลเครื่องปฏิกรณ์เคมี และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนสูง
ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพเหนือสื่อการเจียรอื่นๆ
การเปรียบเทียบวัสดุ
| คุณสมบัติ |
ซิซี |
อัล₂O₃ |
ZrO₂ |
ศรี₃N₄ |
แบริ่งเหล็ก |
| ความหนาแน่น (ก./ซม.) |
3.07-3.20 |
3.75-3.95 |
5.6-6.0 |
~3.2 |
~7.8 |
| ความแข็งของโมห์ |
9.5 |
9 |
8.5 |
~9 |
5-6 |
| ความแข็งแบบวิคเกอร์ (HV10, GPa) |
≥22 |
~15 |
~12 |
~15-18 |
~6-8 |
| โมดูลัสยืดหยุ่น (GPa) |
380-430 |
~300-350 |
~200-210 |
~300-320 |
~210 |
| การนำความร้อน (W/(m*K)) |
120-200 |
20-30 |
2-3 |
15-30 |
~45 |
| ความทนทานต่อการแตกหัก (MPa*m¹/²) |
3-4 |
3-4 |
10-15 |
5-7 |
~50 |
| สูงสุด อุณหภูมิบริการ (°C) |
1600+ |
15.00-16.00 น |
≤600 |
1200 |
≤500 |
| ความต้านทานการกัดกร่อน |
ยอดเยี่ยม |
ดี |
ดี |
ยอดเยี่ยม |
แย่ (สนิม) |
| การนำไฟฟ้า/แม่เหล็ก |
ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ไม่เป็นแม่เหล็ก |
ฉนวน |
ฉนวน |
ฉนวน |
แม่เหล็กและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า |
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของลูกบด SiC
- มีความแข็งสูงสุด ทนต่อการสึกหรอได้ดีที่สุด- Mohs 9.5 อายุการใช้งาน 2-5 เท่าของลูก Al₂O₃
- การนำความร้อนสูงสุด การกระจายความร้อนที่เหนือกว่า- 120-200 W/(m*K) ซึ่งเกิน Al₂O₃ และ ZrO₂ อย่างมาก ช่วยขจัดความร้อนจากการเจียรอย่างรวดเร็ว และป้องกันการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนของวัสดุที่ละเอียดอ่อน
- เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีที่สุด- ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,600 °C; ZrO₂ สลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 °C, เหล็กแบริ่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 500 °C
- ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม- ทนทานต่อกรด ด่าง และตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ไม่เหมือนลูกบอลโลหะที่เกิดสนิมและก่อให้เกิดสารปนเปื้อน
- ความเฉื่อยของสารเคมีและการปนเปื้อนต่ำ- ดูดสิ่งเจือปนน้อยที่สุด เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความบริสุทธิ์สูง (วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนผสมทางเภสัชกรรม ผงเซมิคอนดักเตอร์)
- น้ำหนักเบา ประหยัดพลังงาน- ความหนาแน่น ~40% ของเหล็ก ช่วยลดภาระของมอเตอร์โรงสีและการใช้พลังงานลงอย่างมาก
- ความเสถียรของมิติที่ดีเยี่ยม- CTE ต่ำรวมกับโมดูลัสยืดหยุ่นสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำภายใต้การเปลี่ยนแปลงทางความร้อน
- คุ้มค่า- ไม่มีการปนเปื้อน ไม่มีการแตกหัก ประสิทธิภาพการเจียรสูง และการสึกหรอต่ำ ต้นทุนโดยรวมในการบดวัสดุแข็งพิเศษต่ำกว่าลูกบอล ZrO₂
เมื่อเปรียบเทียบกับสื่อการเจียรเซรามิกอื่นๆ SiC มีข้อได้เปรียบที่ไม่อาจทดแทนได้ในด้านความแข็งขั้นสุด ความต้านทานการสึกหรอ การนำความร้อน และความเสถียรที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพการเจียรสูง ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ และการทำงานของอุณหภูมิสูง ความเหนียวแตกหักต่ำกว่าของZrO₂ ดังนั้นในการบดหยาบซึ่งมีภาระกระแทกสูงจึงจำเป็นต้องเลือกอย่างระมัดระวัง อย่างไรก็ตาม สำหรับการบดละเอียดและปานกลางในโรงสีแบบกวน (ขนาด 5-6 มม.) ข้อจำกัดด้านความเปราะบางสามารถบรรเทาลงได้ด้วยอัตราส่วนลูกบอลต่อวัสดุที่เหมาะสมและการควบคุมกระบวนการ
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมหรือหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณ โปรดติดต่อเราโดยตรง
Thai
