RBSiC-tik beroagoa, adreilu zaharretatik gogorragoa: nitruro lotutako silizio karbidoari buruzko gida praktikoa

Nitruro loturadun silizio karburoak ez du erreakzio loturadun SiC edo sinterizatutako SiC bezalako arreta jasotzen. Hori ondo dago. Labe-kotxeak eusten, aluminio-zelulak estaltzen eta oxido loturadun adreiluek jasateko gai ez diren higadurei aurre egiten ari da. NSiC-rekin — NBSiC edo nitruroz lotutako SiC bezala ere idatzita — nahikoa denbora eman dut argi eta garbi esateko: ez da SiC trinkoaren “aurrekontu-bertsioa”. Material desberdin bat da, beste funtzio bat duena.

Errezeta paperean erraza da. Silizio-karburoko aleak hartzen dituzu, silizio-metala gehitzen diozu, forma ematen diozu eta nitrogenoan erretzen duzu. Silizioa silizio-nitruro bihurtzen da, eta nitruro horrek SiC aleak elkar lotzen dituen lotzaile gisa funtzionatzen du. Gorputz tipikoek –80 SiC eta –30 Si₃N₄ inguru izaten dituzte. Nitrogenatzean uzkurdura txikia izaten da, eta horregatik plaka handiak, adreiluak eta forma konplexuko piezak egin daitezke beste zeramika batzuetan ikusten den deformazio-arazorik gabe.

Amaitutako piezan jasotzen duzuna

Dentsitatea normalean 2,6–2,8 g/cm³ tartean dago. Irekiko porositatea maila estandarretan askotan 12–17% inguruan egoten da. Porositate hori da jendeak lehenengoz oker ulertzen duena. Ez da lehenetsi akats bat. Horri esker materialak erresistentzia termikoa jasaten du, gorputz oso dentsu bat pitzatuko lukeen termikoko kolpea jasateko gai izanik, eta labe-karroan dagoen erreakzio-lotutako SiC baino arinagoa delako. Gaur egungo zenbait maila berriro erretzen dira edo silizezko azal batekin gainazaleko poroak ixteko formulatzen dira. Hauek esponja baten antzera baino, itxita dagoen errefraktario baten antzera jokatzen dute.

Indarra dentsitate handiko SiSiC-ena baino txikiagoa da. Ohiko labe- eta errefraktario-mailetako SiC-aren gelako tenperaturako apurketa-modulua hamarnaka MPa-koa izan daiteke, erreakzio-lotutako habeetan entzuten den 250 MPa-ko istorioa ez dena. Zati erabilgarria tenperaturan gertatzen dena da. Nitruroz lotutako silizio-karburoak karga-eramateko gaitasuna askoz gorago mantentzen du, erreakzio-loturako SiC-n silizio librea biguntzen hasten den puntuaren gainetik. Zerbitzu praktikoa normalean 1450–1600 °C tartean aipatzen da, atmosferaren, kargaren eta gradua fin-fin moldeatutako gorputz bat den ala presatutako adreilu lodixeago bat den arabera. Marketin-zenbakia ardurarik egiaztatu gabe bultzatzen baduzu, plaka bat okertuko duzu oraindik ere.

Termikako eroankortasuna ona da cordieritearen edo mullitearen aldean, eta normalean dentsitate handiko RBSiC baino txikiagoa da. Hedapena txikia da. Konbinazio horri eta nitruro-loturari esker, altzariak bero-igoera eta hozte-prozesuak jasaten ditu, asteartean ile-zabaleko arrakal txiki bat agertu beharrean.

Kimikoki, industria-atmosfera askotan gogorra da. Urtutako aluminioa eta kriolita dira kasu ospetsuena: nitridoz lotutako SiC bihurtu zen murrizketa-zelulen horma-alboko material aukeratuena, karbonoa erre egiten zelako eta oxidozko adreilua ez zelako iraun. Gainera, higadurarekiko, askotariko eskoriak eta zikinkeriazko gasak zikloietan hobeto jasaten ditu lokatzaz lotutako SiC adreilu batek baino. Ez da hilezina. Alkalis indartsuek, silizio libre geratzen den nitridazio eskasa eta aurpegi beroan egindako oxidazio nahasiak oraindik ere hondatuko dute.

Benetan funtzionatzen duen tokian

Labe-altzariak eguneroko negozioa dira. Sanitarioetan, mahai-tresnetan, porcelana elektrikoan eta zeramika teknikoan erabiltzen diren tapizak, plakak, ezarpen-plakak, zutabeak eta habeak. Cordieritarekin alderatuta, tenperatura altuagoa, karga hobea, atal meheagoak eta labean masa hila gutxiago lortzen dira. Azken puntu hori ez da poesia. Altzari-masa gutxiago izateak ziklo bakoitzeko produktu gehiago eta erregaio gutxiago esan nahi du.

Aluminioa beste etxe handia da. Pot-lineetako albo-horma blokeek eroankortasun termikoa, indar mekanikoa eta bainuaren kimikarekiko erresistentzia behar dituzte. NSiCk lan hori egiten du plantak onar dezaketen kostuarekin. Labe garaiaren beheko tximinia, hondakin-energiarako higadura-eremuak eta meatzaritza edo elektrizitateko ziklonen forroak logika bera dute: gogorra den SiC alea, beroari eusten dion lotura eta adreilu edo pieza gisa instalatu daitekeen forma.

Zati higagarriak ere agertzen dira — xaflak, boroak, ponpa-piezak — ingurunea beroa eta higagarria denean, baina erreakzio-lotutako SiC-ren ia-pororik gabeko egiturarik ez duzu behar. Slurria hotza bada eta etsai bakarra irristatze-higadura bada, SiSiC trinko bateko estalkiak askotan luzeago irauten du. Baina etsaia beroa, higadura eta ziklo termikoak badira, NSiC adimentsu agertzen hasten da.

Nola konparatzen den norbaitek “zergatik ez RBSiC erabili besterik?” galdetzen duenean.”

Erreakzio-lotutako silizio-karburoa dentsitate handiagoa, indar handiagoa eta egitura trinkoagoa du. 1350–1380 °C ingurutik behera erradiazio-erresistentzia handiko erradioak, biragailuak eta higadurarekiko erresistentzia handiko zehaztasun-piezak egiteko bikaina da. Hori baino gorago, silizio librea da nagusi. NSiCk ez du mikrostrukturan metalezko pilorik, beraz, beroago funtzionatzen jarraitzen du. Era berean, aukera praktikoa da errefritsako forma handientzat, non silizioa bloke erraldoi batean infiltratzea ez den helburua.

Berriro kristalizatutako SiC-k tenperatura altuagoak jasaten ditu eta labe-atmosfera batzuetan garbiago mantentzen da, baina porotsuagoa eta normalean ahulagoa da. Oxidorekin lotutako SiC merkeagoa da eta bero-erresistentzian eta kolpe-erresistentzian galtzen du. Sinterizatutako SiC da ahaide dentso nagusia eta prezio horren arabera baloratzen da. NSiC laborategiko zeramika bat erosi beharrik gabe, zati handietan SiCren errendimendua behar duten lantegientzako tartean kokatzen da.

Zer huts egiten du eremuan

Nitridazio osatu gabekoa isil hiltzailea da. Bloke batek kanpotik ondo dirudike eta silizio hondarrak edo muin ahula ezkutatu dezake. Aluminiozko zelula batean goiztiar korrosioa eragiten du. Labe-plaka batean oxidazioa bihurtzen da, gainazala hauts bihurtuz eta indarra murriztuz. Gorputz porotsu batean hezetasuna izatea eta ondoren su bizkorra ematea beste klasiko bat da. Lurrunak ez du zure ekoizpen-egutegiaz axola.

Jendeak gainera, tenperatura altuko pentsamendu trinkoak porotsu mailara aplikatzen ditu. NSiC ez da hodi itxia. Atmosfera barrura sartzen bada, oxidazioak eta kondentsazioaren kimikak garrantzia dute. Eta aplikazioa tenperatura ertaineko abiadura handiko slurrya bada, agian behar ez zenuen termikoko kolpe-aseguru bat erosi duzu.

Nola zehaztu behar duzu benetan nahi duzun moduan

Ez bidali “SiC adreilua” eta itxaron. Deitu nitruro lotutakoa. Eman tenperatura maximoa, atmosfera, karga, ziklo-denbora eta kimika — aluminiozko bainua, alkalino lurruna, hauts hedatua, glazuraren tantak edo piezari benetan ukitzen diona. Eska ezazu dentsitatea, porositate ikusgarria, bero-modulu apurtzekoa eta silizio libre erresiduala. Labe-altzarientzat, galdetu piezak molde-iragazki bidezko ale finekoa den ala prentsa lodiko ale lodikoa den. Bi produktu horiek ez dute modu berean higatzen edo beroa transmititzen.

Nitruroz lotutako SiC da erabiltzen duzun materiala oxidozko altzariak nekatuta daudenean, erreakzioz lotutako SiC tenperatura-mugatua edo atal handietan garestiegia delako, eta planta oraindik martxan egon behar duelako. Ez da glamourrik. Labean zuzenean ateratzen den plaka da, albo-horma ez da okertzen, eta azken kanpainaren ondoren oraindik bertan dagoen forroa. Zehaztu kalitatea betebeharraren arabera, eta horrela geratuko da.