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 verkraften, der oxidgebundene Steine nicht standhalten k\u00f6nnen. Ich habe genug Zeit mit NSiC \u2013 auch als NBSiC oder nitridgebundenes SiC bezeichnet \u2013 verbracht, um dies ganz 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 aus. 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 vollst\u00e4ndig dichten 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 betr\u00e4gt bei g\u00e4ngigen Ofen- und Feuerfestqualit\u00e4ten m\u00f6glicherweise einige zehn MPa \u2013 und nicht die oft genannten 250 MPa, wie man sie von reaktionsgebundenen Tr\u00e4gern kennt. Entscheidend ist jedoch, was bei hohen Temperaturen geschieht. Nitridgebundenes Siliziumkarbid beh\u00e4lt seine Tragf\u00e4higkeit weit \u00fcber den Punkt hinaus 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 Gussk\u00f6rper oder einen gr\u00f6beren Pressstein handelt. Wenn man die Marketingzahlen ohne Pr\u00fcfung der Einsatzbedingungen \u00fcbertreibt, wird die Platte trotzdem 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 in 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 unzerbrechlich. Starke Laugen, eine unzureichende Nitridierung mit Resten an freiem Silizium und eine unsachgem\u00e4\u00dfe Oxidation an der hei\u00dfen Seite greifen es dennoch an.<\/p>\n
Ofenm\u00f6bel geh\u00f6ren zum Tagesgesch\u00e4ft. Platten, Unterlegscheiben, St\u00fctzst\u00fccke, St\u00fctzen und Tr\u00e4ger f\u00fcr Sanit\u00e4rkeramik, Geschirr, Elektroporzellan und technische Keramik. Im Vergleich zu Cordierit lassen sich h\u00f6here Temperaturen, eine bessere Beladung, d\u00fcnnere Querschnitte und weniger tote Masse im Ofen erzielen. Dieser letzte Punkt ist keine Poesie. Weniger Brennhilfsmittelmasse bedeutet mehr Keramik und weniger Brennstoff pro Durchgang.<\/p>\n
Aluminium ist der andere gro\u00dfe Anwendungsbereich. Seitenwandbl\u00f6cke in Schmelz\u00f6fen m\u00fcssen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, mechanische Festigkeit und Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber der Badchemie aufweisen. NSiC erf\u00fcllt diese Anforderungen zu Kosten, mit denen die Werke leben k\u00f6nnen. 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 Bindung, die der Hitze standh\u00e4lt, 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 aber keine Porosit\u00e4t nahe Null wie bei reaktionsgebundenem SiC ben\u00f6tigt. Ist die Aufschl\u00e4mmung kalt und ist der einzige Feind der Gleitverschlei\u00df, 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 unter etwa 1350\u20131380 \u00b0C. Oberhalb dieser Temperaturgrenze ist freies Silizium der entscheidende Faktor. NSiC verf\u00fcgt nicht \u00fcber diesen Metallvorrat in der Mikrostruktur und ist daher bei h\u00f6heren Temperaturen einsetzbar. 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 geringere Hochtemperaturfestigkeit und Sto\u00dffestigkeit auf. Gesintertes SiC ist die hochwertige, dichte Variante und entsprechend preislich positioniert. NSiC ist genau das Richtige f\u00fcr den Bereich, in dem Anlagen 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 klassischer Fall. Der Dampf schert sich nicht um Ihren Produktionsplan.<\/p>\n
Man neigt au\u00dferdem dazu, das Konzept der hohen Temperatur auf por\u00f6se Werkstoffe zu \u00fcbertragen. NSiC ist kein dicht verschlossenes Rohr. Wenn Luft ins Innere gelangen kann, spielen Oxidation und Kondensatchemie eine Rolle. Und wenn es sich bei der Anwendung um eine 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
Schreiben Sie nicht einfach \u201cSiC-Stein\u201d und hoffen Sie das Beste. Bezeichnen Sie ihn als nitridgebunden. Geben Sie die Spitzentemperatur, die Atmosph\u00e4re, die Belastung, die Zykluszeit und die chemischen Einfl\u00fcsse an \u2013 Aluminiumbad, Alkalidampf, Flugasche, Glasurtr\u00f6pfchen, was auch immer tats\u00e4chlich mit dem Bauteil in Ber\u00fchrung kommt. Fragen Sie nach der Dichte, der scheinbaren Porosit\u00e4t, dem Bruchmodul im hei\u00dfen Zustand und dem Gehalt an freiem Rest-Silizium. Bei Ofenmobiliar fragen Sie, 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 einsetzt, wenn Oxidauskleidungen ausgedient haben, reaktionsgebundenes SiC bei hohen Temperaturen zu begrenzte Einsatzm\u00f6glichkeiten bietet oder in gro\u00dfen Abschnitten zu teuer ist und die Anlage dennoch weiterlaufen muss. Es ist nichts Glamour\u00f6ses. 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 da ist. W\u00e4hlen Sie die G\u00fcteklasse entsprechend der Beanspruchung aus, und es bleibt so.<\/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_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=54"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":56,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions\/56"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=54"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=54"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_at\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=54"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}