Карбід кремнію проти графітового тигля - в чому різниця

Вступ

Властивості, включаючи щільність і термостійкість, порівнюються між  Карбід кремнію проти графітового тигля. Щільність графіту становить близько 1,8-2,1 г/см³, і він не руйнується при температурі до 3000 °C. Тому тиглі з SiC мають щільність близько 3,1 г/см³ і добре витримують температуру близько 1600°C. Обидва тиглі використовуються в гарячих печах. Дізнайтеся, для чого кожен з них слугує в процесі плавлення металу.

Що таке графітовий тигель?

Графітові тиглі сягає 3000°C. Це гаряче! Він плавить алюміній і мідь. Легкий, завдяки щільності 1,8 г/см³. Він міцний, тому що використовує SiO₂ покриття. Цей матеріал має тепловий потік 200 Вт/м- К, відмінну здатність до плавлення.

Що таке тигель з карбіду кремнію?

Тиглі з карбіду кремнію нагріваються до 1600°C. Але вони твердіші - 9 балів за шкалою Мооса. Середнє порівняння "Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію" показує, що цей тигель важчий - 3,1 г/см³. Він працює в ливарних цехах для лиття заліза та свинцю. Він має міцність 300 МПа.

Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію - ключові відмінності!

- Температура плавлення

Графітові тиглі плавляться при 3 650°C, але SiC зупиняється при 2 700°C. Це вимагає зміни в печі. Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію показує, що SiC нагрівається швидше. Обидва плавлять метали по-різному.

Високотемпературні завдання, але при різних температурах, вони можуть працювати належним чином для різних печей і сплавів.

- Хімічна стійкість

Сильні кислоти легко переносяться SiC. Фтор йому не зашкодить. А ось графіт працює не так добре. Порівняння графітового тигля та тигля з карбіду кремнію показує, що SiC краще протистоїть хімічним речовинам.

Коли йдеться про розплавлену сіль, це корисно. Всі вони можуть підходити до різних металів або хімічних речовин, залежно від того, що вони роблять у печах.

- Пористість матеріалу

Гази проходять легше, оскільки графіт має на 10% більшу пористість. Під час плавлення металу гази не можуть проникати в SiC. Це допомагає металам залишатися чистими. Порівняння графітового тигля та тигля з карбіду кремнію показує, що пористість SiC забезпечує кращу чистоту. Якщо використовувати графіт в таких умовах, то гази можуть послабити процес.

- Електропровідність

SiC є електростійким, а графіт - електропровідним. SiC має 1,0e+06 Ω-см, графіт 10⁶ Ω-см і 105 S/m. В електричні печі це проблема. Електродугове плавлення залежить від провідності.

Для електронагріву краще використовувати графіт. Він непридатний для електроплавлення, але більш ніж придатний для ізоляції. Графітові електроди Jinsun Carbon краще проводять електрику для ефективної роботи дугової печі.

- Термічна стабільність

Досягаючи швидких змін температури до 1 500°C, SiC здатний поглинати і віддавати екстремальні зміни тепла порівняно зі звичайними матеріалами. Коли температура змінюється, графіт може легше розтріскуватися.

З цієї причини SiC може стабільно працювати при швидких змінах температури. Однак кожен матеріал підходить для інших застосувань залежно від температури в печі, причому SiC забезпечує найкращі показники при швидких змінах температури в печі.

- Стійкість до окислення

Графіт окислюється при 450°C, але SiC тримається міцніше, витримуючи температуру до 1,000°C. SiC залишається міцним у кисні. Це дає йому перевагу, оскільки він перебуває у середовищі з високим вмістом кисню. Графіт потрібно захищати від самого себе, інакше він швидше зношується. У стійкості до окислення SiC знову виграє, залишаючись неушкодженим під час гарячих, насичених киснем процесів.

- Поглинання тепла

SiC поглинає менше тепла (1,23 Дж/г-К), ніж графіт (1,75 Дж/г-К), але віддає його швидше. Це змінює швидкість плавлення. Наприклад, на енергію печі впливає поглинання тепла тиглем у металах, що плавляться.

Кожен матеріал по-різному поводиться з теплом. Корисно знати, який тигель використовувати для певної роботи з металом. Для високопродуктивної виплавки металу наші графітові електроди експортуються у понад 30 країн світу.

Таблиця графітових тиглів проти тиглів з карбіду кремнію - ключові відмінності!

Теплопровідність і термостійкість графітового тигля порівняно з тиглем з карбіду кремнію!

- Ефективність теплопередачі

Графіт переносить тепло швидше при 700 Вт/м-К. SiC передає тепло при 360 Вт/м-К  Карбід кремнію проти графітового тигля показує, що SiC плавить залізо (Fe) рівномірно. Для швидшої зміни температури краще використовувати графіт. Різні костюми працюють на різних видах металу, таких як алюміній (Al).

- Максимальна робоча температура

SiC може досягати 1600°C, тоді як графіт - 3000°C. Як результат, графіт ідеально підходить для дуже гарячих завдань. Зрештою, вони плавляться, як сталь. SiC справляється зі звичайними завданнями. Різниця в температурах є ключовою в суперечці між графітовими тиглями та тиглями з карбіду кремнію.

- Збереження тепла

Графіт довше зберігає тепло. Коефіцієнт теплопровідності SiC становить 0,75 Дж/г-К, тоді як у графіту - 0,7 Дж/г-К. Це означає, що SiC охолоджується швидше. Як вони поводяться по відношенню до таких металів, як мідь (Cu), відрізняється. Якщо нагрівання триває довше, то графіт є чудовим помічником, тому його використовують у великій кількості процесів.

- Термічна деградація

Графіт протистоїть високій температурі. При 1600°C SiC починає руйнуватися. Він витримує до 2000°C. Ця різниця робить графіт довговічнішим. SiC тріскається від сильної спеки. І від спеки залежить їхній термін служби.

- Діапазон температур

Графіт стабільний при кімнатній температурі до 3000°C і робочих температурах від -50°C до 2500°C. Діапазон температур SiC - від -20°C до 1600°C. Вони виконують різні завдання.

Довговічність і механічна міцність тиглів з графіту і карбіду кремнію!

- В'язкість при руйнуванні

Графітовий тигель сильна на рівні 4 МПа √ м. Він міцніший при 9 МПа √ м з тиглем з карбіду кремнію (SiC). Він може витримувати більш гарячі розплави до 1800°C. Товсті стінки запобігають утворенню тріщин. Крім того, це добре, якщо тиск становить 3000 фунтів на квадратний дюйм.

- Міцність на стиск

Можна переносити важкі вантажі. Графіт розчавлюється при 40 МПа. SiC - 300 МПа. Розплавлений метал при температурі понад 1600°C захищений цим. Тиглі з SiC товщі. Вони витримують розплавлення. При тиску 1000 кг/см² вони працюють.

- Зносостійкість

Зносостійкість тиглів до 1650°C. Карбід кремнію служить довше. Це робить його міцнішим за графітові тиглі. У 200 плавок SiC витримує тертя. Порівняння графітових тиглів та тиглів з карбіду кремнію показує, що SiC менше зношується. Він досягає поверхневої твердості 25 ГПа, що вище, ніж у графіту з твердістю 15 ГПа.

- Поширення тріщин

У тиглях з SiC також повільніше ростуть тріщини. Його теплове розширення має значення 4,6 мкм/м°C. Графіт розширюється на 7,4 мкм/м°C. Під впливом тепла тигель стає міцним. Випробування графітових тиглів проти тиглів з карбіду кремнію показують меншу кількість тріщин. Це добре для безпеки розплавленого металу, особливо при 1600°C.

- Ударостійкість

Тиглі добре витримують удари. Графіт поглинає 80 Дж енергії. Він поглинає 200 Дж. Завдяки цьому тиглі з SiC міцніші. При падінні вони не розбиваються. Більше того, вони залишаються міцними при зміні температури. При щільності 2,1 г/см³ SiC є найефективнішим.

Склад і структура матеріалу!

- Вміст вуглецю

Графіт має вуглець 95%. Його 70% - це карбід кремнію (SiC). Їхні атоми щільно зчеплені. Графіт має більш легкі зв'язки С-С. SiC додає атоми кремнію. Це робить його міцним при 2500°C. При +3000°C графіт краще плавиться. Обидва працюють по-різному! Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію показує, як рівень вуглецю змінює швидкість нагрівання металу.

- Вирівнювання зерен

Зерна SiC мають розмір 12 мікрон. Графітові зерна більші - 16 мікрон. Це робить поверхні більш гладкими завдяки меншим зернам. Це допомагає металу не прилипати! В міцному вираженні, межа міцності на розрив для SiC становить 50 МПа, на відміну від 30 МПа для графіту. Тріщини контролюються напрямком зерен. Це допомагає підтримувати високу продуктивність тиглів!

- Кристалічна решітка

Відстань між елементами решітки 3,35 Å з графіту. Його ширина 7,48 Å і, отже, він міцніший. При 2000°C SiC краще тримає форму. Атоми кремнію в його зв'язках роблять його таким. Тепло по-різному поширюється по решітчастій структурі. Конструкція графітового тигля порівняно з тиглем з карбіду кремнію чітко демонструє цю різницю.

- Молекулярні зв'язки

Це означає, що енергія зв'язків SiC становить 452 кДж/моль. Графіт має 348 кДж/моль вуглецевого зв'язку. Проте, зв'язки Si-C є досить стійкими до термічних тріщин! За словами делегатів, графіт добре витримує різкі перепади температури. Вони міцні, оскільки реагують, але при цьому гнучкі. Тобто обидва типи добре підходять для різних нагрівальних робіт при високих температурах!

- Щільність матеріалу

Однак SiC також щільніший (3,1 г/см³). Графіт має щільність лише 1,9 г/см³, тож він, очевидно, не дуже щільний. Вони повільніше нагріваються і витримують більший тиск. Вони відрізняються тим, як реагують на вагу. Температуру в 2500°C може витримати щільний SiC. Графіт легший, тому нагрівається швидше. Обидва матеріали докладають багато зусиль, щоб розплавити метал!

Відмінності в продуктивності в конкретних промислових застосуваннях!

- Сталеливарні заводи

Гаряча сталь плавиться при температурі 1 500°C. Тиглі з SiC забезпечують стійкість до ударів, спричинених зміною температури. Але вони швидко утримують тепло - 130 Вт/м-К. Обидва тиглі обробляють 15 тонн сталі щодня. Вона витримує 3 000 циклів нагрівання. 200-кіловатні печі працюють краще завдяки цьому тиглю.

- Лиття ювелірних виробів

Золото плавиться при температурі 1064°C. Лиття в тиглях SiC триває 200 циклів. Графіт запобігає забрудненню менше 0,01%, а змішування золота не впливає на його поглинання. Машини потужністю 2 кВт швидко нагріваються.

Графітовий тигель порівняно з тиглем з карбіду кремнію демонструє кращі показники у вакуумному литті при тиску 2 бар. З них також виходять гарні блискучі кільця.

- Виплавка алюмінію

Алюміній плавиться при температурі 660°C. Карбід кремнію проти графітового тигля допомагає прискорити нагрівання до 2°C/хв. 1 200 циклів показують, що тип SiC більш стійкий до тріщин. Він використовується в печах потужністю 5 кВт. Модель 10% більше плавить алюміній трохи швидше. Тиглі вміщують 50 кг.

- Виробництво кераміки

Для виготовлення кераміки температура досягає 1 400°C. За швидке нагрівання, що вимірюється до 3°C/с, відповідають тиглі з SiC. Вони залишаються чистими, не забруднюються металом, оскільки мають графітовий тип. Кожен з них працює в печах об'ємом до 50 літрів. Вона витримує 800 циклів при температурі 1200°C. Це допомагає робити гладку кераміку.

- Хімічна переробка

Реактори витримують температуру до 1200°C. Графітові тиглі стійкі до дії кислот і служать довше. SiC також витримує високий тиск - до 2 500 PSI. Це робить реакції швидшими. У 100-літрових реакторах він нагрівається тепловим потоком 90 Вт/м-К. У реакторах потужністю 100 кВт він також досить добре справляється з теплом.

Який Crucible підходить для вашого процесу?

- Робоча температура

До 3,000°C може розжарюватися графіт. Сам SiC залишається при прохолодних 1 600°C. Це впливає на тепловий потік. Керуючи температурою по-різному. SiC має теплопровідність 120 Вт/м-К, що сприяє швидкому охолодженню або нагріванню. Швидкість вашого процесу залежить від правильного вибору. Ось як "Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію" працює при нагріванні. Кожен з них відповідає різним потребам.

- Реактивність матеріалу

Графіт вступає в реакцію при температурі вище 450°C. SiC залишається безпечним до 1,600°C. Усередині відбувається менше реакцій. Швидкість вилучення SiC становить 0,1 мкм/рік. Він підтримує чистоту. Це запобігає проблемам з піччю. Реакційна здатність змінює поведінку "графітового тигля проти тигля з карбіду кремнію" з газами або хімічними речовинами. Підтримувати чистоту означає вибирати з розумом.

- Тривалість процесу

Графіт витримує 1200 циклів. SiC витримує 2 500 циклів. Для SiC це 0,5 мм/рік зносу. Вони залишаються міцними довше. Кожен цикл впливає на час обробки. Твердість карбіду кремнію за шкалою Мооса становить 9 одиниць. Більша міцність означає, що довший процес потребує більшої міцності. Це робить ваш процес плавним і економічним.

- Сумісність з металами

Графіт плавить сталь. SiC плавить мідь, латунь та алюміній. Пористість SiC становить 8%. З ними працюють різні метали. Чисте плавлення - це сумісність. Він зберігає метали чистими. Теплове розширення SiC становить 4,3 мкм/м°C. Не забруднювати металом.

- Бюджетні обмеження

SiC коштує $100, хоча графіт лише $50. Це впливає на ваш грошовий план. Вони зношуються по-різному. SiC служить довше і, зрештою, економить ваші гроші. Однак ціна кожного тигля диктує, як він працює. Заощаджуйте гроші на заміні. Обирайте з розумом. Чим більше ви платите за щось і чим довше воно доставляється, тим більше ви витрачаєте.

Висновок

Графітовий тигель проти тигля з карбіду кремнію порівнює теплостійкість, міцність тощо. Окислення до 1000°C витримує SiC, але графіт може витримати лише 450°C. Графіт швидко нагрівається з тепловим потоком 700 Вт/м-К. Перевірте їх за посиланнями ДЖИНСУНКАРБОН.