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 aushalten k\u00f6nnen. 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 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, Steine 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 Brechen 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 durch eine Siliziumdioxidschicht 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, die man von reaktionsgebundenen Tr\u00e4gern h\u00f6rt. Entscheidend ist jedoch das Verhalten bei hohen Temperaturen. Nitridgebundenes Siliziumkarbid beh\u00e4lt seine Tragf\u00e4higkeit weit \u00fcber den Punkt hinaus bei, an dem freies Silizium in reaktionsgebundenem SiC weich zu werden 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 feinen Schlickerguss oder einen gr\u00f6beren Pressziegel handelt. Wer die Marketingzahlen ohne Pr\u00fcfung der Einsatzbedingungen \u00fcberbewertet, 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 sowie die Nitridbindung sind 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 der bekannteste Anwendungsfall: 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\u00dffront greifen es dennoch an.<\/p>\n
Ofenm\u00f6bel geh\u00f6ren zum Tagesgesch\u00e4ft. Platten, Setzer, 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. Der letzte Punkt ist keine Poesie. Weniger Brennofenauskleidungsmasse bedeutet mehr Ware 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 Kraftwerken folgen derselben Logik: harte SiC-K\u00f6rner, ein Bindemittel, das 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 jedoch 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 belastend, 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 Temperatur ist freies Silizium der entscheidende Faktor. NSiC verf\u00fcgt nicht \u00fcber diesen Metallvorrat in der Mikrostruktur, sodass es bei h\u00f6heren Temperaturen einsetzbar bleibt. 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 Hei\u00dffestigkeit und Sto\u00dffestigkeit auf. Gesintertes SiC ist das hochwertige, dichte Pendant 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 dabei eine Laborkeramik kaufen 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 au\u00dferdem dazu, das Konzept der hohen Temperatur auf por\u00f6se Werkstoffe zu \u00fcbertragen. NSiC ist kein geschlossenes Rohr. Wenn Luft ins Innere gelangen kann, spielen Oxidation und Kondensatchemie eine Rolle. Und wenn es sich bei der Anwendung um eine Hochgeschwindigkeits-Schl\u00e4mme 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 hoffen Sie auf das Beste. Bezeichnen Sie sie als nitridgebunden. Geben Sie die Spitzentemperatur, die Atmosph\u00e4re, die Belastung, die Zykluszeit und die chemischen Bedingungen 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 Gehalt an freiem Silizium. Bei Brenngut fragen Sie, ob es sich um feink\u00f6rniges Gussgut oder grobk\u00f6rniges Pressgut handelt. Diese beiden Produkte weisen unterschiedliche Verschlei\u00df- und W\u00e4rmeleitverhalten auf.<\/p>\n
Nitridgebundenes SiC ist das Material, das man einsetzt, wenn Oxidauskleidungen ausgedient haben, reaktionsgebundenes SiC bei gro\u00dfen Querschnitten zu temperatureingeschr\u00e4nkt oder zu teuer ist und die Anlage dennoch weiterlaufen muss. Das 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 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_ch\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=54"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":56,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions\/56"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=54"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=54"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/de_ch\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=54"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}