Nitridgebundenes Siliziumkarbid findet nicht dieselbe Beachtung wie reaktionsgebundenes SiC oder gesintertes SiC. Das ist in Ordnung. Es ist damit besch\u00e4ftigt, Ofenwagen zu st\u00fctzen, Aluminiumzellen auszukleiden und Abnutzung zu widerstehen, die oxidgebundene Steine nicht \u00fcberstehen w\u00fcrden. Ich habe genug Zeit mit NSiC \u2013 auch als NBSiC oder nitridgebundenes SiC bezeichnet \u2013 verbracht, um dies klar zu sagen: Es handelt sich nicht um eine \u201cBudget-Version\u201d von dichtem SiC. Es ist ein anderes Material mit einer anderen Aufgabe.<\/p>\n
Auf dem Papier ist das Verfahren ganz einfach. Man nimmt Siliziumkarbidk\u00f6rner, f\u00fcgt metallisches Silizium hinzu, formt das Werkst\u00fcck und brennt es anschlie\u00dfend in Stickstoff ein. Das Silizium wandelt sich in Siliziumnitrid um, und dieses Nitrid dient als Bindemittel, das die SiC-K\u00f6rner zusammenh\u00e4lt. Typische Zusammensetzungen liegen bei etwa 70\u201380% SiC und 20\u201330% Si\u2083N\u2084. Die Schrumpfung w\u00e4hrend des Nitrierens ist gering, weshalb man gro\u00dfe Platten, Ziegel und unregelm\u00e4\u00dfige Formen herstellen kann, ohne dass es zu den Verformungsproblemen kommt, die bei manchen anderen Keramiken auftreten.<\/p>\n
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Die Dichte liegt in der Regel im Bereich von 2,6\u20132,8 g\/cm\u00b3. Die offene Porosit\u00e4t bei Standardqualit\u00e4ten liegt h\u00e4ufig bei etwa 12\u201317%. Diese Porosit\u00e4t ist das Erste, was oft missverstanden wird. Sie ist nicht per se ein Mangel. Sie ist der Grund daf\u00fcr, dass das Material Temperaturschocks aushalten kann, die einen vollverdichteten K\u00f6rper zum Bersten bringen w\u00fcrden, und warum es leichter ist als reaktionsgebundenes SiC in einem Ofenwagen. Einige moderne Sorten werden nachgebrannt oder so formuliert, dass Oberfl\u00e4chenporen mit einer Siliziumdioxidh\u00fclle verschlossen werden. Diese verhalten sich eher wie ein versiegeltes Feuerfestmaterial als wie ein Schwamm.<\/p>\n
Die Festigkeit ist geringer als bei dichtem SiSiC. Der Bruchmodul bei Raumtemperatur liegt bei g\u00e4ngigen Ofen- und Feuerfestqualit\u00e4ten m\u00f6glicherweise im Bereich von einigen zehn MPa und nicht bei den 250 MPa, von denen man bei reaktionsgebundenen Tr\u00e4gern oft h\u00f6rt. Entscheidend ist jedoch das Verhalten bei hohen Temperaturen. Nitridgebundenes Siliziumkarbid beh\u00e4lt seine Tragf\u00e4higkeit weit \u00fcber dem Punkt bei, an dem freies Silizium in reaktionsgebundenem SiC zu erweichen beginnt. Der praktische Einsatzbereich wird oft im Bereich von 1450\u20131600 \u00b0C angegeben, abh\u00e4ngig von der Atmosph\u00e4re, der Belastung und davon, ob es sich um einen feink\u00f6rnigen, im Schlickergussverfahren hergestellten K\u00f6rper oder um einen gr\u00f6beren, gepressten Stein handelt. Wer sich nur auf die Marketingzahlen verl\u00e4sst, ohne die Einsatzbedingungen zu pr\u00fcfen, wird dennoch eine Platte verbiegen.<\/p>\n
Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit ist im Vergleich zu Cordierit oder Mullit gut, liegt jedoch in der Regel unter der von dichtem RBSiC. Die Ausdehnung ist gering. Diese Kombination, zusammen mit der Nitridbindung, ist der Grund daf\u00fcr, dass die Bauteile das Aufheizen und Abk\u00fchlen \u00fcberstehen, anstatt bereits am Dienstag Haarrisse zu entwickeln.<\/p>\n
Chemisch gesehen ist es in vielen industriellen Umgebungen \u00e4u\u00dferst widerstandsf\u00e4hig. Geschmolzenes Aluminium und Kryolith sind das bekannteste Beispiel: Nitridgebundenes SiC wurde zum bevorzugten Material f\u00fcr die Seitenw\u00e4nde von Reduktionszellen, da Kohlenstoff verbrannte und Oxidsteine nicht lange hielten. Au\u00dferdem h\u00e4lt es Abrieb, vielen Schlacken und den verschmutzten Gasen in Zyklonen besser stand als ein tongebundener SiC-Stein. Es ist jedoch nicht unsterblich. Starke Laugen, eine unzureichende Nitridierung mit Resten an freiem Silizium und eine nachl\u00e4ssige Oxidation an der Hei\u00dffront greifen es dennoch an.<\/p>\n
Ofenmobiliar ist unser Tagesgesch\u00e4ft. Platten, Unterlegst\u00fccke, Halter, St\u00fctzen und Tr\u00e4ger f\u00fcr Sanit\u00e4rkeramik, Geschirr, Elektroporzellan und technische Keramik. Im Vergleich zu Cordierit profitieren Sie von h\u00f6heren Temperaturen, einer besseren Belastbarkeit, d\u00fcnneren Wandst\u00e4rken und weniger Totmasse im Ofen. Dieser letzte Punkt ist keine Poesie. Weniger Brenngutmasse bedeutet mehr Ware und weniger Brennstoff pro Zyklus.<\/p>\n
Aluminium ist der andere gro\u00dfe Anwendungsbereich. Seitenwandbl\u00f6cke in Schmelz\u00f6fen ben\u00f6tigen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, mechanische Festigkeit und Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber der Badchemie. NSiC erf\u00fcllt diese Anforderungen zu Kosten, mit denen die Anlagen zurechtkommen. Der untere Schornstein eines Hochofens, Verschlei\u00dfzonen in M\u00fcllverbrennungsanlagen sowie Zyklonauskleidungen im Bergbau oder in der Energieerzeugung folgen derselben Logik: harte SiC-K\u00f6rner, eine hitzebest\u00e4ndige Bindung und eine Form, die sich als Ziegel oder Gussteil einbauen l\u00e4sst.<\/p>\n
Auch Verschlei\u00dfteile \u2013 Auskleidungsplatten, D\u00fcsen, Pumpenteile \u2013 kommen zum Einsatz, wenn die Umgebung hei\u00df und abrasiv ist, man jedoch keine Porosit\u00e4t nahe Null wie bei reaktionsgebundenem SiC ben\u00f6tigt. Ist die Aufschl\u00e4mmung kalt und stellt Gleitabrieb die einzige Belastung dar, h\u00e4lt eine dichte SiSiC-Auskleidung oft l\u00e4nger. Ist die Belastung durch Hitze, Abrieb und Temperaturwechsel belastet, erweist sich NSiC als kluge Wahl.<\/p>\n
Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid ist dichter, fester und kompakter. Es eignet sich hervorragend f\u00fcr Tr\u00e4ger, Walzen und Pr\u00e4zisionsverschlei\u00dfteile bei Temperaturen unterhalb von etwa 1350\u20131380 \u00b0C. Oberhalb dieser Temperaturgrenze ist freies Silizium der limitierende Faktor. NSiC verf\u00fcgt nicht \u00fcber diesen Metallvorrat in der Mikrostruktur und kann daher bei h\u00f6heren Temperaturen eingesetzt werden. Es ist zudem die praktische Wahl f\u00fcr gro\u00dfe feuerfeste Formteile, bei denen es nicht darauf ankommt, Silizium in einen riesigen Block einzubringen.<\/p>\n
Rekristallisiertes SiC erreicht in manchen Ofenatmosph\u00e4ren noch h\u00f6here Temperaturen und bleibt sauberer, ist jedoch por\u00f6ser und in der Regel weniger fest. Oxidgebundenes SiC ist kosteng\u00fcnstiger, weist jedoch Einbu\u00dfen bei der Hochtemperaturfestigkeit und der Sto\u00dffestigkeit auf. Gesintertes SiC ist die hochwertige, dichte Variante und entsprechend teuer. NSiC ist genau das Richtige f\u00fcr Anlagen, die die Leistungsf\u00e4higkeit von SiC in gro\u00dfen St\u00fccken ben\u00f6tigen, ohne eine Labor-Keramik anschaffen zu m\u00fcssen.<\/p>\n
Unvollst\u00e4ndiges Nitrieren ist der stille Killer. Ein Block kann \u00e4u\u00dferlich einwandfrei aussehen und dennoch Restsilizium oder einen schwachen Kern verbergen. In einer Aluminiumzelle f\u00fchrt dies zu vorzeitiger Korrosion. Bei einer Ofenplatte kommt es zu Oxidation, die die Oberfl\u00e4che pulverisiert und die Festigkeit mindert. Feuchtigkeit in einem por\u00f6sen K\u00f6rper, gefolgt von einem schnellen Brand, ist ein weiterer Klassiker. Der Dampf schert sich nicht um Ihren Produktionsplan.<\/p>\n
Man neigt auch dazu, das Konzept der hohen Temperatur auf por\u00f6se Werkstoffe zu \u00fcbertragen. NSiC ist kein dichtes Rohr. Wenn Luft ins Innere gelangen kann, spielen Oxidation und Kondensatchemie eine Rolle. Und wenn es sich um eine Anwendung mit einer Hochgeschwindigkeits-Schlammstr\u00f6mung bei moderaten Temperaturen handelt, haben Sie m\u00f6glicherweise eine Versicherung gegen Thermoschock abgeschlossen, die Sie gar nicht gebraucht h\u00e4tten.<\/p>\n
Schicken Sie nicht einfach \u201cSiC-Steine\u201d und verlassen Sie sich auf das Beste. Bezeichnen Sie das Material als \u201enitridgebunden\u201c. Geben Sie die Spitzentemperatur, die Atmosph\u00e4re, die Belastung, die Zykluszeit und die chemischen Einfl\u00fcsse an \u2013 Aluminiumbad, Alkalidampf, Flugasche, Glasurabtropfen, was auch immer tats\u00e4chlich mit dem Bauteil in Ber\u00fchrung kommt. Fragen Sie nach der Dichte, der scheinbaren Porosit\u00e4t, dem Bruchmodul bei hoher Temperatur und dem Restgehalt an freiem Silizium. Bei Ofenmobiliar sollten Sie erfragen, ob es sich um ein feink\u00f6rniges Gussprodukt oder um ein grobk\u00f6rniges Pressprodukt handelt. Diese beiden Produkte weisen unterschiedliche Verschlei\u00df- und W\u00e4rmeleiteigenschaften auf.<\/p>\n
Nitridgebundenes SiC ist das Material, das man verwendet, wenn Oxidauskleidungen ausgedient haben, reaktionsgebundenes SiC in gro\u00dfen Abschnitten zu temperaturbegrenzt oder zu teuer ist und die Anlage dennoch weiterlaufen muss. Das ist nichts Glanzvolles. Es ist die Platte, die gerade aus dem Ofen kommt, die Seitenwand, die nicht absackt, und die Auskleidung, die auch nach dem letzten Durchlauf noch an Ort und Stelle ist. W\u00e4hlen Sie die G\u00fcteklasse entsprechend der Beanspruchung aus, und es bleibt dabei.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Hotter Than RBSiC, Tougher Than the Old Bricks: A Practical Guide to Nitride Bonded Silicon Carbide Nitride bonded silicon carbide does not get the same attention as reaction bonded SiC or sintered SiC. That is fine. It is busy holding up kiln cars, lining aluminum cells, and taking abrasion that oxide-bonded brick cannot survive. I […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-54","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=54"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":56,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions\/56"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=54"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=54"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=54"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}