Siliziumkarbid vs. Graphit-Tiegel - Was ist der Unterschied?

Einführung

Eigenschaften wie Dichte und Wärmebeständigkeit werden verglichen zwischen  Tiegel aus Siliziumkarbid und Graphit. Die Dichte von Graphit beträgt etwa 1,8-2,1 g/cm³ und wird bei Temperaturen von bis zu 3000 °C nicht zerstört. Daher haben SiC-Tiegel eine Dichte von etwa 3,1 g/cm³ und halten Temperaturen von etwa 1600 °C gut aus. Beide werden in heißen Öfen eingesetzt. Finden Sie heraus, wozu sie beim Metallschmelzen dienen.

Was ist ein Graphit-Tiegel?

Graphit-Tiegel 3000°C erreichen. Das ist heiß! Es schmilzt Al und Cu. Es ist leicht, weil es eine Dichte von 1,8 g/cm³ hat. Es ist stark, weil es Folgendes verwendet SiO₂ Beschichtung. Dieses Material hat einen Wärmefluss von 200 W/m- K und eine hervorragende Schmelzfähigkeit.

Was ist ein Tiegel aus Siliziumkarbid?

Tiegel aus Siliziumkarbid erreichen 1600°C. Sie sind jedoch härter und werden auf der Mohs-Skala mit 9 bewertet. Der mittlere Vergleich, "Graphittiegel vs. Siliziumkarbid-Tiegel", zeigt, dass dieser Tiegel mit 3,1 g/cm³ schwer ist. Er wird in Fe- und Pb-Gießereien verwendet. Er hat eine Festigkeit von 300 MPa.

Tiegel aus Graphit vs. Tiegel aus Siliziumkarbid - Die Hauptunterschiede!

- Schmelzpunkt

Graphittiegel schmelzen bei 3.650°C, aber SiC hört bei 2.700°C auf. Dies erfordert eine Änderung des Ofens. Tiegel aus Graphit im Vergleich zu Tiegeln aus Siliziumkarbid zeigen, dass sich SiC schneller erhitzt. Beide schmelzen Metalle unterschiedlich.

Hohe Hitzeaufgaben, aber bei unterschiedlichen Temperaturen, sie können für verschiedene Öfen und Legierungen geeignet sein.

- Chemische Beständigkeit

Starke Säuren werden von SiC problemlos vertragen. Fluor schadet ihm nicht. Hier funktioniert Graphit nicht so gut. Der Vergleich zwischen Graphit- und Siliziumkarbid-Tiegeln zeigt, dass SiC Chemikalien besser widersteht.

Wenn es um geschmolzenes Salz geht, ist das nützlich. Sie alle können verschiedene Metalle oder Chemikalien einbauen, je nachdem, was sie in Öfen tun.

- Material Porosität

Die Gase können leichter eindringen, da der Graphit 10 % mehr Porosität aufweist. Beim Schmelzen von Metall können keine Gase in das SiC eindringen. Dies trägt dazu bei, dass Metalle rein bleiben. Der Vergleich zwischen Graphittiegeln und Siliziumkarbid-Tiegeln zeigt, dass SiC aufgrund seiner Porosität besser für die Reinheit geeignet ist. Wenn Graphit in solchen Umgebungen verwendet wird, können Gase den Prozess schwächen.

- Elektrische Leitfähigkeit

SiC ist elektrisch widerstandsfähig und Graphit ist elektrisch leitfähig. SiC hat 1,0e+06 Ω-cm, Graphit 10⁶ Ω-cm und 105 S/m. Unter Elektroöfen dies ist ein Problem. Das Schmelzen des elektrischen Lichtbogens hängt von der Leitfähigkeit ab.

Elektrisches Heizen ist mit Graphit besser. Es ist zum elektrischen Schmelzen ungeeignet, aber für die Isolierung mehr als geeignet. Jinsun-Carbon-Graphit-Elektroden leiten den Strom besser und sorgen für einen effizienten Betrieb des Lichtbogenofens.

- Thermische Stabilität

SiC erreicht schnelle Wärmeänderungen bis zu 1.500 °C und ist im Vergleich zu herkömmlichen Materialien in der Lage, extreme Wärmeschwankungen aufzunehmen und abzugeben. Wenn sich die Temperaturen ändern, kann Graphit leichter brechen.

Aus diesem Grund kann SiC auch bei schnellen Temperaturschwankungen stabil arbeiten. Jedes Material eignet sich jedoch auch für andere Verwendungszwecke, je nach den Temperaturen im Ofen, wobei SiC die beste Leistung bietet, wenn sich die Ofentemperaturen schnell ändern.

- Oxidationsbeständigkeit

Graphit oxidiert bei 450°C, aber SiC hält sich stärker und hält bis zu 1.000°C aus. SiC bleibt auch in Sauerstoff stabil. Es hat einen Vorteil, da es sich in sauerstoffreichen Umgebungen befindet. Graphit muss vor sich selbst geschützt werden, sonst nutzt es sich schneller ab. Bei der Oxidationsbeständigkeit gewinnt wiederum SiC, das bei heißen, sauerstoffreichen Prozessen intakt bleibt.

- Wärmeabsorption

SiC nimmt weniger Wärme auf (1,23 J/g-K) als Graphit (1,75 J/g-K), gibt sie aber schneller ab. Dies verändert die Schmelzraten. Die Schmelzenergie wird beispielsweise durch die Wärmeaufnahme des Tiegels in den schmelzenden Metallen beeinflusst.

Jedes Material geht anders mit Wärme um. Es ist von Vorteil, zu wissen, welcher Tiegel für eine bestimmte Metallarbeit zu verwenden ist. Für das Hochleistungsschmelzen von Metallen sind unsere Graphitelektroden werden in mehr als 30 Länder exportiert.

Tabelle Graphit-Tiegel vs. Siliziumkarbid-Tiegel - Hauptunterschiede!

Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit von Graphittiegeln im Vergleich zu Siliziumkarbid-Tiegeln!

- Wirkungsgrad der Wärmeübertragung

Graphit überträgt Wärme schneller mit 700 W/m-K. SiC überträgt Wärme mit 360 W/m-K  Tiegel aus Siliziumkarbid und Graphit zeigt, dass SiC Eisen (Fe) gleichmäßig schmilzt. Für schnellere Wärmeänderungen ist Graphit besser geeignet. Die verschiedenen Anzüge funktionieren bei verschiedenen Metallarten wie Aluminium (Al).

- Maximale Betriebstemperatur

SiC kann 1600°C erreichen, während Graphit 3000°C erreicht. Folglich ist Graphit perfekt für sehr heiße Aufgaben. Letztendlich schmelzen sie diese Dinge wie Stahl. SiC eignet sich für gewöhnliche Aufgaben. Der Temperaturunterschied ist der Schlüssel in der Debatte zwischen Graphit- und Siliziumkarbid-Tiegeln.

- Wärmerückhaltung

Graphit speichert die Wärme länger. SiC hat 0,75 J/g-K, während SiC 0,7 J/g-K hat. Das bedeutet, dass SiC schneller abkühlt. Das Verhalten gegenüber Metallen wie Kupfer (Cu) ist unterschiedlich. Wenn die Erwärmung länger dauert, ist Graphit eine ausgezeichnete Hilfe, weshalb es in vielen Verfahren eingesetzt wird.

- Thermische Degradierung

Graphit widersteht großer Hitze. Bei 1600°C beginnt SiC zu zerfallen. Es widersteht bis zu 2000°C. Dieser Unterschied macht Graphit länger haltbar. SiC Risse bei großer Hitze. Und ihre Lebensdauer hängt von der Hitze ab.

- Temperaturbereich

Graphit ist von Raumtemperatur bis 3000°C und bei Arbeitstemperaturen von -50°C bis 2500°C stabil. Der Temperaturbereich von SiC reicht von -20°C bis 1600°C. Sie erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Dauerhaftigkeit und mechanische Festigkeit von Tiegeln aus Graphit und Siliziumkarbid!

- Bruchzähigkeit

Graphit-Tiegel ist stark bei 4 MPa√m. Mit einem Tiegel aus Siliziumkarbid (SiC) ist er bei 9 MPa√m härter. Er kann heißeren Schmelzen bis zu 1800°C standhalten. Dickere Wände verhindern Risse. Dies ist auch gut, wenn der Druck 3000 psi beträgt.

- Druckfestigkeit

Schwere Lasten können getragen werden. Graphit zerbricht bei 40 MPa. SiC ist 300 MPa. Geschmolzenes Metall bei über 1600°C wird dadurch geschützt. SiC-Tiegel sind dicker. Sie halten Schmelzen durch. Mit 1000 kg/cm² Druck funktioniert es.

- Abnutzungswiderstand

Die Verschleißfestigkeit von Tiegeln beträgt bis zu 1650°C. Siliziumkarbid ist länger haltbar. Dadurch ist es stärker als Graphittiegel. Bei 200 Schmelzen widersteht SiC der Reibung. Der Vergleich zwischen Graphittiegeln und Siliziumkarbid-Tiegeln zeigt, dass SiC weniger verschleißt. Es erreicht eine Oberflächenhärte von 25 GPa, eine hohe Härte im Vergleich zu Graphit mit 15 GPa.

- Rissausbreitung

SiC-Tiegel sind auch langsamer wachsende Risse. Seine thermische Ausdehnung hat einen Wert von 4,6 μm/m°C. Bei 7,4 μm/m°C dehnt sich Graphit aus. Unter Hitzeeinwirkung ist der Tiegel stark. Tiegel aus Graphit im Vergleich zu Siliziumkarbid Tiegeltests zeigen weniger Risse. Dies ist gut für die Sicherheit von geschmolzenem Metall, insbesondere bei 1600 °C.

- Schlagzähigkeit

Tiegel halten Stößen gut stand. Graphit absorbiert 80 J Energie. Es absorbiert 200 J. SiC-Tiegel sind deshalb zäher. Wenn sie fallen gelassen werden, zerbrechen sie nicht so leicht. Darüber hinaus bleiben sie auch bei Temperaturschwankungen stabil. Mit einem Gewicht von 2,1 g/cm³ ist SiC am effektivsten.

Materialzusammensetzung und Struktur!

- Kohlenstoffgehalt

Graphit hat 95% Kohlenstoff. Sein 70% ist Siliziumkarbid (SiC). Ihre Atome sind fest miteinander verbunden. Graphit hat leichtere C-C-Bindungen. SiC fügt Siliziumatome hinzu. Das macht es bei 2500°C stark. Bei +3000°C schmilzt Graphit besser. Beide funktionieren unterschiedlich! Tiegel aus Graphit und Tiegel aus Siliziumkarbid zeigen, wie der Kohlenstoffgehalt die Erhitzungsgeschwindigkeit des Metalls verändert.

- Kornausrichtung

Die SiC-Körner messen 12 Mikrometer. Die Graphitkörner sind mit 16 Mikrometern größer. Dadurch werden die Oberflächen glatter, weil die Körner kleiner sind. Das hilft dem Metall, nicht zu kleben! Die Bruchzähigkeit von SiC liegt bei 50 MPa, die von Graphit bei 30 MPa. Die Risse werden durch die Kornrichtung gesteuert. Das trägt dazu bei, dass die Schmelztiegel hart arbeiten!

- Kristallgitter

Gitterabstand von 3,35 Å von Graphit. Seine Breite beträgt 7,48 Å und ist daher härter. Bei 2000°C behält SiC seine Form besser. Die Siliziumatome in seinen Bindungen machen es so. Wärme fließt in einer Gitterstruktur anders. Das Design eines Graphit-Tiegels im Vergleich zu einem Siliziumkarbid-Tiegel zeigt diesen Unterschied deutlich.

- Molekulare Bindungen

Das bedeutet, dass SiC-Bindungen eine Energie von 452 kJ/mol haben. Graphit hat eine Kohlenstoffbindung von 348 kJ/mol. Allerdings sind die Si-C-Bindungen ziemlich hitzerissfest! Delegierten zufolge kann Graphit plötzliche Wärmeschwankungen gut verkraften. Sie sind aufgrund ihrer Reaktionsweise robust, aber flexibel. Das heißt, beide Arten eignen sich für verschiedene Heizaufgaben bei hohen Temperaturen!

- Dichte des Materials

Allerdings ist SiC auch dichter (3,1 g/cm³). Graphit hat nur 1,9 g/cm³, ist also offensichtlich nicht sehr dicht. Das verlangsamt die Hitze und hält mehr Druck aus. Sie reagieren unterschiedlich auf das Gewicht. Das dichte SiC kann Temperaturen von 2500 °C standhalten. Graphit ist leichter und erhitzt sich daher schneller. Beide Materialien arbeiten sehr hart, um Metall zu schmelzen!

Leistungsunterschiede in spezifischen industriellen Anwendungen!

- Stahlgießereien

Heißer Stahl schmilzt bei 1.500°C. Die SiC-Tiegel bieten Widerstand gegen Erschütterungen, die durch Wärmeänderungen verursacht werden. Aber sie speichern die Wärme schnell, 130 W/m-K. Beide verarbeiten 15 Tonnen Stahl pro Tag. Er kann 3.000 Heizzyklen überstehen. 200-kW-Leistungsöfen funktionieren wegen des Tiegels besser.

- Schmuck Gießen

Gold schmilzt bei 1.064°C. Der Guss in SiC-Tiegeln dauert 200 Zyklen. Verunreinigungen auf weniger als 0,01% werden durch Graphit verhindert, und die Goldmischung hat die Goldabsorption nicht beeinträchtigt. 2-kW-Maschinen heizen schnell.

Tiegel aus Graphit im Vergleich zu Tiegeln aus Siliziumkarbid zeigen bessere Leistungen beim Vakuumgießen bei 2 bar Druck. Sie machen beide schöne glänzende Ringe.

- Aluminiumverhüttung

Aluminium schmilzt bei 660°C. Tiegel aus Siliziumkarbid und Graphit beschleunigt die Erwärmung auf bis zu 2°C/min. 1.200 Zyklen zeigen, dass der SiC-Typ widerstandsfähiger gegen Risse ist. Er wird in Öfen von 5 kW eingesetzt. Der 10% more production schmilzt Aluminium auch etwas schneller. Die Tiegel fassen 50 kg.

- Keramische Fertigung

Zur Herstellung von Keramik erreichen sie 1.400°C. Die schnelle Erwärmung von bis zu 3°C/s wird von SiC-Tiegeln bewältigt. Er hält sie sauber, es gibt keine Metallverunreinigungen, weil der Graphit-Typ. Sie arbeiten jeweils in Öfen bis zu 50 Litern. Er übersteht 800 Zyklen bei 1.200°C. Das hilft bei der Herstellung glatter Keramik.

- Chemische Verarbeitung

Die Reaktoren erreichen bis zu 1.200°C. Graphit-Tiegel sind säurebeständig und halten länger. SiC kann auch hohem Druck standhalten - bis zu 2.500 PSI. Dadurch werden die Reaktionen schneller. In 100-Liter-Reaktoren erhitzt es 90 W/m-K Wärmestrom. In 100-kW-Reaktoren sind sie ebenfalls sehr gut im Umgang mit Wärme.

Welcher Tiegel ist der richtige für Ihr Verfahren?

- Betriebstemperatur

Bis zu 3.000°C kann er heiß werden, der Graphit. SiC selbst bleibt bei kühlen 1.600°C. Dies beeinflusst den Wärmefluss. Indem man die Temperatur unterschiedlich handhabt. SiC hat eine Wärmeleitfähigkeit von 120 W/m-K, was eine schnelle Abkühlung oder Erwärmung begünstigt. Die Geschwindigkeit Ihres Prozesses hängt von der richtigen Wahl ab. So verhält sich der Tiegel aus Graphit gegenüber dem Tiegel aus Siliziumkarbid bei Hitze. Beide eignen sich für unterschiedliche Anforderungen.

- Reaktivität des Materials

Graphit reagiert bei über 450°C. SiC bleibt bis 1.600°C sicher. Im Inneren finden weniger Reaktionen statt. Die Extraktionsrate von SiC beträgt 0,1 µm/Jahr. Es hält alles sauber. Es verhindert Störungen des Ofens. Die Reaktivität verändert das Verhalten von Graphittiegeln gegenüber Siliziumkarbid-Tiegeln mit Gasen oder Chemikalien. Um die Dinge rein zu halten, muss man klug auswählen.

- Prozess Dauer

Graphit hält 1.200 Zyklen. SiC kann 2.500 Zyklen überstehen. Bei SiC liegt die Verschleißrate bei 0,5 mm/Jahr. Sie bleiben länger haltbar. Die Bearbeitungszeit wird durch jeden Zyklus beeinflusst. SiC hat eine Härte von 9 auf der Mohs-Skala. Bessere Haltbarkeit bedeutet, dass ein längerer Prozess eine bessere Haltbarkeit erfordert. Das macht Ihren Prozess reibungslos und wirtschaftlich.

- Metall-Kompatibilität

Graphit schmilzt Stahl. SiC schmilzt Kupfer, Messing und Aluminium. Die Porosität von SiC beträgt 8%. Verschiedene Metalle funktionieren mit ihnen. Beim sauberen Schmelzen geht es um Kompatibilität. Dadurch bleiben die Metalle rein. Die Wärmeausdehnung von SiC beträgt 4,3 µm/m°C. Verunreinigen Sie es nicht mit Metall.

- Haushaltszwänge

SiC kostet $100, obwohl Graphit ist nur $50. Das wirkt sich auf Ihren Geldplan aus. Sie verschleißen unterschiedlich. Der SiC-Tiegel hält länger und spart am Ende Ihr Geld. Der Preis eines jeden Tiegels bestimmt jedoch, wie er funktioniert. Sparen Sie Geld bei der Ersatzbeschaffung. Wählen Sie mit Bedacht. Je mehr Sie für etwas bezahlen und je länger es dauert, bis es ankommt, desto mehr werden Sie ausgeben.

Schlussfolgerung

Tiegel aus Graphit vs. Tiegel aus Siliziumkarbid vergleicht Hitze, Festigkeit und mehr. 1.000°C Oxidation widerstehen dem SiC, aber der Graphit hält nur 450°C aus. Graphit erwärmt sich schnell mit 700 W/m-K Wärmefluss. Weitere Informationen finden Sie unter JINSUNCARBON.