Siliciumcarbide vs. grafietkroes - wat is het verschil?

Inleiding

Eigenschappen zoals dichtheid en hittebestendigheid worden vergeleken tussen  Siliciumcarbide vs grafietkroes. De dichtheid van grafiet is ongeveer 1,8-2,1 g/cm³ en wordt niet vernietigd bij temperaturen tot 3000 °C. SiC-kroezen hebben daarom een dichtheid van ongeveer 3,1 g/cm³ en zijn goed bestand tegen temperaturen tot ongeveer 1600 °C. Beide dienen in hete ovens. Ontdek waartoe ze dienen bij het smelten van metaal.

Wat is een grafietkroes?

Grafietkroezen 3000°C bereiken. Dat is heet! Het smelt Al en Cu. Het is licht, dankzij een dichtheid van 1,8 g/cm³. Het is sterk omdat het SiO₂ coating. Dit materiaal heeft een warmtestroom van 200 W/m-k en een uitstekend smeltvermogen.

Wat is een siliciumcarbide smeltkroes?

Siliciumcarbide kroezen bereiken 1600°C. Maar ze zijn harder, met een waardering van 9 op de schaal van Mohs. De middelste vergelijking, "Grafiet Kroes vs Siliciumcarbide Kroes", laat zien dat deze kroes met 3,1 g/cm³ zwaar is. Hij werkt in Fe- en Pb-gieterijen. Deze heeft een sterkte van 300 MPa.

Grafiet Kroes vs Siliciumcarbide Kroes - Belangrijkste Verschillen!

- Smeltpunt

Grafietkroezen smelten bij 3.650 °C, maar SiC stopt bij 2.700 °C. Dit vereist verandering in de oven. Grafietkroes vs Siliciumcarbide smeltkroes laat zien dat SiC sneller opwarmt. Beide smelten metalen op een andere manier.

Hoge hittetaken maar op verschillende temperaturen, ze kunnen op de juiste manier werken voor verschillende ovens en legeringen.

- Chemische weerstand

Sterke zuren worden gemakkelijk door SiC verwerkt. Fluor kan geen kwaad. Grafiet werkt hier niet zo goed. De vergelijking Grafiet Smeltkroes vs Siliciumcarbide Smeltkroes laat zien dat SiC beter bestand is tegen chemicaliën.

Als het om gesmolten zout gaat, is dit handig. Ze kunnen allemaal passen bij verschillende metalen of chemicaliën, afhankelijk van wat ze in ovens doen.

- Materiaal Poreusheid

De gassen gaan er gemakkelijker doorheen, omdat het grafiet 10 procent meer porositeit heeft. Bij het smelten van metaal kunnen gassen niet bij SiC komen. Hierdoor blijven metalen zuiver. De vergelijking tussen de grafiet smeltkroes en de siliciumcarbide smeltkroes laat zien dat de porositeit van SiC het beter maakt voor zuiverheid. Als grafiet wordt gebruikt in dergelijke instellingen, dan kunnen gassen het proces verzwakken.

- Elektrische geleidbaarheid

SiC is elektrisch bestendig en grafiet is elektrisch geleidend. SiC heeft 1,0e+06 Ω-cm, grafiet 10⁶ Ω-cm, en 105 S/m. In elektrische ovens is dit een probleem. Het smelten van een vlamboog is afhankelijk van de geleidbaarheid.

Elektrische verwarming is beter met grafiet. Het is ongeschikt voor elektrisch smelten, maar meer dan geschikt voor isolatie. De grafietelektroden van Jinsun Carbon geleiden elektriciteit beter voor een efficiënte werking van een vlamboogoven.

- Thermische stabiliteit

SiC bereikt snelle warmteveranderingen tot 1.500°C en kan extreme warmteveranderingen absorberen en weer afgeven in vergelijking met conventionele materialen. Wanneer de temperatuur verandert, kan grafiet gemakkelijker barsten.

Om deze reden kan SiC stabiel werken bij snelle warmteveranderingen. Elk materiaal is echter geschikt voor andere toepassingen, afhankelijk van de temperaturen in de oven, waarbij SiC de beste prestaties levert bij snelle veranderingen in oventemperaturen.

- Weerstand tegen oxidatie

Grafiet oxideert bij 450°C, maar SiC is sterker en kan tot 1.000°C worden gebruikt. SiC blijft sterk in zuurstof. Het is in het voordeel in zuurstofrijke omgevingen. Grafiet moet tegen zichzelf beschermd worden, anders slijt het sneller. Op het gebied van oxidatieweerstand wint SiC opnieuw en blijft het intact tijdens hete, zuurstofrijke processen.

- Warmteabsorptie

SiC absorbeert minder warmte (met 1,23 J/g-K) dan grafiet (met 1,75 J/g-K), maar het geeft het sneller weer af. Dit verandert de smeltsnelheid. De energie van de oven wordt bijvoorbeeld beïnvloed door de warmteabsorptie van de smeltkroes in de smeltende metalen.

Elk materiaal gaat anders om met warmte. Het is handig om te weten welke smeltkroes je moet gebruiken voor een bepaalde metaalbewerking. Voor het smelten van hoogwaardige metalen zijn onze grafietelektroden worden geëxporteerd naar meer dan 30 landen.

Tabel over grafiet smeltkroes vs siliciumcarbide smeltkroes - belangrijkste verschillen!

Thermische geleidbaarheid en hittebestendigheid van grafietkroes vs siliciumcarbidekroes!

- Warmteoverdrachtefficiëntie

Grafiet verplaatst warmte sneller met 700 W/m-K. SiC verplaatst warmte met 360 W/m-K  Siliciumcarbide vs grafietkroes laat zien dat SiC ijzer (Fe) gelijkmatig smelt. Voor snellere warmtewisselingen is grafiet beter. De verschillende pakken werken op verschillende soorten metaal zoals aluminium (Al).

- Maximale bedrijfstemperatuur

SiC kan 1600°C bereiken, terwijl grafiet 3000°C bereikt. Daardoor is grafiet perfect voor zeer hete taken. Uiteindelijk smelten deze dingen als staal. SiC kan gewone taken aan. Het verschil in temperaturen is de sleutel in het debat tussen de grafietkroes en de siliciumcarbidekroes.

- Warmtebehoud

Grafiet houdt warmte langer vast. SiC heeft 0,75 J/g-K terwijl SiC 0,7 J/g-K heeft. Dat betekent dat SiC sneller afkoelt. Hoe ze zich gedragen ten opzichte van metalen zoals koper (Cu) is anders. Als verhitting langer duurt, dan is grafiet een uitstekende hulp en daarom wordt het gebruikt in een groot aantal processen.

- Thermische degradatie

Grafiet is bestand tegen grote hitte. Bij 1600°C begint SiC af te breken. Het weerstaat tot 2000°C. Dat verschil zorgt ervoor dat grafiet langer meegaat. SiC scheuren in intense hitte. En hun levensduur hangt af van de hitte.

- Temperatuurbereik

Grafiet is stabiel van kamertemperatuur tot 3000 °C en werktemperaturen van -50 °C tot 2500 °C. Het temperatuurbereik van SiC is -20°C tot 1600°C. Ze doen verschillende dingen.

Duurzaamheid en mechanische sterkte in grafiet- en siliciumcarbidekroezen!

- Breuktaaiheid

Grafietkroes is sterk op 4 MPa√m. Het is taaier bij 9 MPa√m met Siliciumcarbide (SiC) kroes. Hij is bestand tegen hetere smeltingen tot 1800°C. Dikkere wanden houden de scheuren tegen. Dit is ook goed als de druk 3000 psi is.

- Druksterkte

Zware ladingen kunnen worden gedragen. Grafiet verbrijzelt bij 40 MPa. SiC is 300 MPa. Gesmolten metaal van meer dan 1600°C wordt hierdoor beschermd. SiC-kroezen zijn dikker. Ze gaan door smeltingen heen. Met 1000 kg/cm² druk werkt het.

- Slijtvastheid

Slijtvastheid van kroezen tot 1650°C. Siliciumcarbide gaat langer mee. Daardoor is het sterker dan grafietkroezen. In 200 smeltingen weerstaat SiC wrijving. Grafietkroes vs Siliciumcarbide smeltkroes SiC slijt minder. Het bereikt een oppervlaktehardheid van 25 GPa, hoog vergeleken met grafiet van 15 GPa.

- Voortplanting van scheuren

SiC-kroezen groeien ook langzamer scheuren. De thermische uitzetting heeft een waarde van 4,6 μm/m°C. Bij 7,4 μm/m°C zet grafiet uit. Onder hitte is de smeltkroes sterk. Grafiet smeltkroes vs Siliciumcarbide smeltkroes testen vertonen minder scheuren. Dit is goed voor de veiligheid van gesmolten metaal, vooral bij 1600°C.

- Schokbestendigheid

Kroezen zijn goed bestand tegen botsingen. Grafiet absorbeert 80 J energie. Het absorbeert 200 J. SiC kroezen zijn daardoor taaier. Als ze vallen, breken ze niet snel. Bovendien blijven ze sterk als de temperatuur verandert. Met een gewicht van 2,1 g/cm³ is SiC het meest effectief.

Materiaalsamenstelling en structuur!

- Koolstofgehalte

Grafiet heeft 95% koolstof. Zijn 70% is siliciumcarbide (SiC). Hun atomen zitten stevig aan elkaar vast. Grafiet heeft lichtere C-C bindingen. SiC voegt siliciumatomen toe. Dat maakt het sterk bij 2500°C. Bij +3000°C smelt grafiet beter. Beide werken anders! Grafiet smeltkroes vs Siliciumcarbide smeltkroes laat zien hoe het koolstofgehalte de verwarmingssnelheid van metaal verandert.

- Uitlijning van de korrel

De SiC-korrels meten 12 micron. De grafietkorrels zijn met 16 micron groter. Dit maakt oppervlakken gladder omdat de korrels kleiner zijn. Hierdoor blijft metaal niet plakken! Sterk uitgedrukt: de breuktaaiheid voor SiC is 50 MPa in tegenstelling tot 30 MPa voor grafiet. De scheuren worden gecontroleerd door de korrelrichting. Dat helpt om de kroezen hard te laten werken!

- Kristalrooster

Roosterafstand van 3,35 Å van grafiet. Het is 7,48 Å breed en dus taaier. Bij 2000°C houdt SiC zijn vorm beter vast. Dat komt door de siliciumatomen in de bindingen. Warmte stroomt anders over een roosterstructuur. Het ontwerp van de grafietkroes en de siliciumcarbidekroes laat dit verschil duidelijk zien.

- Moleculaire banden

Dit betekent dat SiC-bindingen 452 kJ/mol energie hebben. Grafiet heeft 348 kJ/mol koolstofbinding. De Si-C bindingen zijn echter behoorlijk hittebestendig! Volgens afgevaardigden is grafiet goed bestand tegen plotselinge warmteveranderingen. Ze zijn stevig voor de manier waarop ze reageren, maar flexibel. Dat betekent dat beide soorten goed zijn voor verschillende verwarmingstaken bij hoge temperaturen!

- Materiaaldichtheid

SiC is echter ook dichter (3,1 g/cm³). Grafiet is slechts 1,9 g/cm³, dus het is duidelijk niet erg dicht. Dat vertraagt de warmte en kan meer druk aan. Dat is anders dan hoe ze reageren op gewicht. Een temperatuur van 2500°C kan het dichte SiC aan. Grafiet is lichter en warmt dus sneller op. Beide materialen werken heel hard om metaal te smelten!

Verschillen in prestaties in specifieke industriële toepassingen!

- Staalfabrieken

Heet staal smelt bij 1.500°C. De SiC-kroezen bieden weerstand tegen schokken veroorzaakt door warmteverandering. Maar ze houden de warmte snel vast, 130 W/m-K. Beide verwerken 15 ton staal per dag. Het kan 3000 verhittingscycli overleven. Ovens met een vermogen van 200 kW werken beter dankzij de smeltkroes.

- Gieten van sieraden

Goud smelt bij 1.064°C. Gieten in SiC smeltkroezen duurt 200 cycli. Vervuiling op minder dan 0,01% wordt voorkomen door grafiet, en het mengen van goud heeft geen invloed gehad op de absorptie van goud. 2 kw machines verhitten snel.

Grafiet smeltkroes vs Siliciumcarbide smeltkroes laat betere prestaties zien in vacuümgieten bij 2 bar druk. Ze maken ook allebei mooie glanzende ringen.

- Smelten van aluminium

Aluminium smelt bij 660 °C. Siliciumcarbide vs grafietkroes helpt de verwarming te versnellen, tot 2°C/min. 1200 cycli tonen aan dat het SiC-type beter bestand is tegen scheuren. Het wordt gebruikt in ovens van 5 kW. De 10% meer productie smelt aluminium ook een beetje sneller. De smeltkroezen hebben een inhoud van 50 kg.

- Keramische Productie

Om keramiek te maken, bereiken ze 1400°C. Snelle verhitting tot 3°C/s wordt verzorgd door SiC-kroezen. Het houdt het schoon, er is geen metaalvervuiling door het grafiettype. Ze werken elk in ovens tot 50 liter. Het overleeft 800 cycli bij 1.200°C. Dat helpt bij het maken van gladde keramiek.

- Chemische verwerking

Reactoren gaan tot 1.200°C. Grafietkroezen zijn bestand tegen zuren en gaan langer mee. SiC is ook bestand tegen hoge druk - tot 2.500 PSI. Hierdoor verlopen reacties sneller. In reactoren van 100 liter wordt een warmtestroom van 90 W/m-K bereikt. In reactoren van 100 kW kunnen ze ook behoorlijk goed met warmte omgaan.

Welke kroes is geschikt voor uw proces?

- Bedrijfstemperatuur

Tot 3.000°C kan het heet worden, grafiet. SiC zelf blijft op een koele 1.600°C. Dit beïnvloedt de warmtestroom. Door de temperatuur anders te beheren. SiC heeft een warmtegeleidingsvermogen van 120 W/m-K, waardoor snel koelen of verwarmen helpt. De snelheid van je proces hangt af van de juiste keuze. Dat is hoe "grafiet smeltkroes vs siliciumcarbide smeltkroes" presteert onder hitte. Elk past bij verschillende behoeften.

- Reactiviteit van het materiaal

Grafiet reageert boven 450°C. SiC blijft veilig tot 1.600°C. Binnenin gebeuren minder reacties. De extractiesnelheid van SiC is 0,1 µm/jaar. Het houdt de boel schoon. Het voorkomt problemen in de oven. Reactiviteit verandert hoe "grafiet smeltkroes vs siliciumcarbide smeltkroes" zich gedraagt met gassen of chemicaliën. Alles zuiver houden betekent verstandig kiezen.

- Procesduur

Grafiet gaat 1200 cycli mee. SiC gaat 2.500 cycli mee. Voor SiC is dat een slijtagesnelheid van 0,5 mm/jaar. Ze blijven langer sterk. Je procestijd wordt beïnvloed door elke cyclus. SiC heeft een hardheid van 9 op de schaal van Mohs. Een betere duurzaamheid betekent dat een langer proces een betere duurzaamheid nodig heeft. Dit maakt uw proces soepel en economisch.

- Metalen compatibiliteit

Grafiet smelt staal. SiC smelt koper, messing en aluminium. De porositeit van SiC is 8%. Verschillende metalen werken ermee. Zuiver smelten gaat over compatibiliteit. Het houdt metalen zuiver. De thermische uitzetting van SiC is 4,3 µm/m°C. Niet verontreinigen met metaal.

- Budgetbeperkingen

SiC kost $100, hoewel grafiet is slechts $50. Dit heeft gevolgen voor je geldplan. Ze slijten anders. De SiC gaat langer mee en uiteindelijk bespaart het je geld. De prijs van elke kroes bepaalt echter hoe het werkt. Bespaar geld door te betalen voor vervangingen. Kies verstandig. Hoe meer je voor iets betaalt en hoe langer het duurt voordat het aankomt, hoe meer je uitgeeft.

Conclusie

Grafiet Kroes vs Siliciumcarbide Kroes vergelijkt hitte, sterkte en meer. 1000°C oxidatie weerstaat het SiC, maar het grafiet kan slechts 450°C aan. Grafiet warmt snel op met 700 W/m-K warmtestroom. Bekijk ze op JINSUNCARBON.