Nach \u00fcber zwanzig Jahren in der Feuerfestbranche, in denen ich mich mit allen m\u00f6glichen Materialien besch\u00e4ftigt habe, die hohen Temperaturen und rauen Bedingungen standhalten m\u00fcssen, wei\u00df ich nitridgebundenes Siliciumcarbid wirklich zu sch\u00e4tzen. Es ist nicht die Art von auff\u00e4lliger Technologie, \u00fcber die in TED-Talks gesprochen wird, aber im Alltag von Fabriken und Anlagen ist sie ein Lebensretter. Dieses Material kombiniert die Z\u00e4higkeit von Siliziumkarbid mit einem Nitridbindemittel, das es besonders widerstandsf\u00e4hig macht, und es ist zu einem Grundnahrungsmittel f\u00fcr alle geworden, die mit extremen Umgebungen zu tun haben. Was mir daran gef\u00e4llt, ist die Tatsache, dass es Probleme ohne viel Aufhebens l\u00f6st - langlebigere Auskleidungen, weniger Ausfallzeiten und dergleichen mehr. In diesem Artikel erkl\u00e4re ich Ihnen, woraus es besteht, was seine Hauptst\u00e4rken sind, wo es eingesetzt wird und worauf Sie achten sollten, basierend auf dem, was ich in der Praxis erlebt habe. Wenn Sie ein Ingenieur oder Techniker sind, der sich mit Optionen f\u00fcr Hochtemperaturanlagen befasst, k\u00f6nnte dieser Artikel Ihnen einige n\u00fctzliche Hinweise geben.<\/p>\n
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Beginnen wir mit den Grundlagen: Wie setzt sich nitridgebundenes Silizium zusammen? Die wichtigste Zutat ist Siliziumkarbid oder SiC, das im Acheson-Verfahren hergestellt wird. Dabei nimmt man Quarzsand und Kohlenstoff, erhitzt sie in einem gro\u00dfen Elektroofen auf etwa 2000 Grad Celsius oder mehr, und heraus kommen diese harten SiC-Kristalle. Sie sind hart wie N\u00e4gel. Um die gebundene Version herzustellen, mischt man diese SiC-K\u00f6rner mit etwas Siliziumpulver und formt sie zu dem, was man braucht - Steine, Platten, vielleicht sogar Rohre. Dann brennt man es in einer Atmosph\u00e4re voller Stickstoff bei 1400 bis 1500 \u00b0C. Das Silizium bindet sich an den Stickstoff und verwandelt sich in Siliziumnitrid, Si3N4, das dieses bindende Netzwerk bildet, das alles an seinem Platz h\u00e4lt. Es besteht haupts\u00e4chlich aus SiC, etwa 85%, und das Nitrid f\u00fcllt die L\u00fccken. Unter dem Mikroskop sieht man diese nadelf\u00f6rmigen Nitridkristalle, die sich um die SiC-Partikel wickeln und eine feste, aber nicht zu spr\u00f6de Struktur bilden. Es werden keine zus\u00e4tzlichen Bindemittel ben\u00f6tigt, die bei hohen Temperaturen ausbrennen k\u00f6nnten, was eine sch\u00f6ne Sache ist.<\/p>\n
Nun zu den Gr\u00fcnden f\u00fcr die hohe Leistungsf\u00e4higkeit des Materials. Thermisch kann dieses Material bis zu 1650 \u00b0C an der Luft aushalten, und manchmal auch mehr, wenn die Atmosph\u00e4re reduzierend ist. Bei der Oxidation bildet sich eine Siliziumdioxidschicht auf der Oberfl\u00e4che, die wie ein Schutzschild gegen weitere Sch\u00e4den wirkt. Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit ist ziemlich gut, sie liegt zwischen 20 und 40 Watt pro Meter-Kelvin, so dass der W\u00e4rmestrom z. B. in W\u00e4rmetauschern problemlos bew\u00e4ltigt werden kann. Die Ausdehnungsrate ist gering, etwa 4 mal 10 bis minus 6 Grad Celsius, was bedeutet, dass es bei starken Temperaturschwankungen nicht so leicht bricht. Mechanisch ist es stark - Druckfestigkeit \u00fcber 200 Megapascal - und sehr abriebfest, da SiC fast so hart ist wie Diamant. Ich habe Proben mit geschmolzener Schlacke Erosionstests unterzogen, und sie sahen dabei viel besser aus als Aluminiumoxidmaterial.<\/p>\n
Auch chemisch gesehen ist er ein Meister. S\u00e4uren, Laugen, geschmolzene Metalle - all das macht ihm nicht viel aus. Bei der Arbeit mit Aluminium h\u00e4lt es Fluoriden stand, die andere feuerfeste Materialien bei lebendigem Leib auffressen w\u00fcrden. Mit einer Dichte von 2,7 bis 3,1 Gramm pro Kubikzentimeter ist es nicht zu schwer, und die Porosit\u00e4t liegt bei 10 bis 20 Prozent, so dass es ein wenig atmen kann, ohne auseinanderzufallen. Aber ein Hinweis: In einer dampfenden Umgebung mit \u00fcber 1400 \u00b0C kann das Nitrid mit Wasser reagieren und sich zersetzen. Das muss man einkalkulieren.<\/p>\n
Wo taucht sie in der realen Welt auf? An vielen Stellen. In der Stahlherstellung eignet es sich hervorragend f\u00fcr Hochofenteile, wie die Bereiche um die Blasd\u00fcsen oder den Schornstein, wo die Hitze und die St\u00f6\u00dfe der Materialien konstant sind. Ich erinnere mich an einen Auftrag, bei dem wir eine Ofenauskleidung auf SiC umgestellt haben, und sie hielt doppelt so lange - statt alle sechs Monate musste sie nun \u00fcber ein Jahr lang erneuert werden. Das ist eine gro\u00dfe Ersparnis. F\u00fcr Metalle wie Kupfer oder Aluminium wird es in Tiegeln und Rinnen verwendet; die Oberfl\u00e4che l\u00e4sst kein Metall anhaften, so dass es nicht zu Verstopfungen kommt. In der Keramikindustrie eignet es sich gut f\u00fcr Brennhilfsmittel und Einlegeb\u00f6den, die sich bei hohen Brenntemperaturen nicht verformen.<\/p>\n
Das gilt nicht nur f\u00fcr die Industrie der alten Schule. Man findet sie in Verbrennungsanlagen, die mit sch\u00e4dlichen Gasen arbeiten, oder in chemischen Reaktoren mit \u00e4tzendem Material. In letzter Zeit habe ich sie auch in gr\u00fcnen Energieanlagen wie Biomassevergasern oder Solaranlagen gesehen. Man kann es zu so ziemlich allem formen - Standardziegel oder individuelle St\u00fccke - und mit speziellen M\u00f6rteln einbauen. Das kostet zwar im Voraus mehr, vielleicht f\u00fcnf bis zehn Dollar pro Kilo, aber es macht sich an schwierigen Stellen schnell bezahlt.<\/p>\n
Trotzdem ist es nicht perfekt. Um es richtig zu machen, ist eine sorgf\u00e4ltige Kontrolle erforderlich; wenn die Nitrierung nicht bis zum Ende durchgeht, entstehen Schwachstellen. Beim Schneiden oder Schleifen wird Staub aufgewirbelt, der krebserregend sein kann - tragen Sie also Masken und verwenden Sie eine Absaugung. Die Produktion ist energieaufw\u00e4ndig, aber das Recycling wird immer besser; an manchen Orten wird 70% des SiC aus alten Teilen zur\u00fcckgewonnen. Auch die Forschung st\u00f6\u00dft an Grenzen, z. B. durch die Zugabe von Materialien, die das Material widerstandsf\u00e4higer gegen Risse machen, oder durch den Einsatz des 3D-Drucks, um Abfall zu vermeiden.<\/p>\n
Alles in allem ist nitridgebundenes Siliciumcarbid eines dieser Materialien, das einfach funktioniert, wenn man es braucht. Nach dem, womit ich zu tun hatte, hat es in schwierigen Situationen Abhilfe geschaffen, wie z. B. in der Zinkfabrik, wo es die Effizienz erheblich gesteigert hat. Wenn Sie \u00fcber den Einsatz dieses Materials nachdenken, sollten Sie es auf Ihre Bedingungen - Hitze, Chemikalien, Stress - abstimmen und die technischen Daten von Leuten wie Saint-Gobain pr\u00fcfen. Auf der Suche nach besseren, umweltfreundlicheren Methoden hat es eine solide Zukunft.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Nitride Bonded Silicon Carbide: A Reliable Ally Against Heat and Wear in Industry You know, after spending over twenty years in the refractories business, tinkering with all sorts of materials that have to stand up to blistering temperatures and harsh conditions, I’ve developed a real appreciation for nitride bonded silicon carbide. It’s not the kind […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[],"class_list":["post-44","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":45,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions\/45"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}