การใช้งานซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำในสารเคลือบป้องกันการสึกหรอมีอะไรบ้าง

การใช้งานซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำในสารเคลือบป้องกันการสึกหรอมีอะไรบ้าง

ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ (SiC) มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านการเคลือบป้องกันการสึกหรอ เนื่องจากมีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม มีเสถียรภาพทางเคมี และทนต่ออุณหภูมิสูง การใช้งานและคุณสมบัติเฉพาะของซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำมีดังนี้:

1. พื้นที่การใช้งาน

(1) การป้องกันการสึกหรอของชิ้นส่วนเครื่องจักรอุตสาหกรรม: ใช้สำหรับเคลือบผิวชิ้นส่วนที่สึกหรอง่าย เช่น ตัวปั๊ม วาล์ว สกรูลำเลียง ตลับลูกปืน ฯลฯ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น การเคลือบใบบดและดอกสว่านในเครื่องจักรทำเหมืองสามารถต้านทานการสึกหรอของแร่ได้สูง

(2) ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์และอากาศยาน: การเคลือบชิ้นส่วนที่ทนต่อการเสียดสีที่อุณหภูมิสูง เช่น ใบพัดเทอร์ไบน์และแหวนลูกสูบ เพื่อลดการเกิดออกซิเดชันและการสึกหรอที่อุณหภูมิสูง ระบบเบรก: คอมโพสิตผสมคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอของจานเบรก

(3) อุตสาหกรรมพลังงานและเคมี ท่อส่งและเตาปฏิกรณ์: ในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น กรดและด่าง) สารเคลือบ SiC ช่วยปกป้องพื้นผิวโลหะจากการกัดกร่อนทางเคมีและการกัดเซาะของอนุภาค อุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์: ในฐานะสารเคลือบป้องกัน ทนทานต่อการสึกหรอในสภาพแวดล้อมที่มีรังสี

(4)
ชั้นฉนวนทนทานต่อการสึกหรอของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (เช่น แขนหุ่นยนต์) โดยมีคุณสมบัติทั้งทนทานต่อการสึกหรอและเป็นฉนวนไฟฟ้า

(5) เครื่องมือและแม่พิมพ์
เครื่องมือตัด: การเคลือบช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอของเครื่องมือคาร์ไบด์และเหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีความแข็งสูง (เช่น โลหะผสมไททาเนียม)

แม่พิมพ์ฉีด: ลดการสึกหรอในระหว่างการบรรจุพลาสติกและยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์

2. ข้อดีด้านประสิทธิภาพ
ความแข็งสูง (ความแข็ง Mohs 9.2 รองจากเพชร) ช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้อย่างมาก

ทนทานต่ออุณหภูมิสูง (เสถียรถึง 1,600°C) เหมาะสำหรับสภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูง

ความเฉื่อยทางเคมี: ทนทานต่อการกัดกร่อนของกรด ด่าง และเกลือ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ: สารเคลือบมีเสถียรภาพในการยึดเกาะที่ดีกับพื้นผิวโลหะและไม่ลอกออกง่าย

3. เทคโนโลยีการเตรียมการเคลือบ
การพ่นความร้อน (การพ่นพลาสม่า การพ่นเปลวไฟเหนือเสียง) เหมาะสำหรับส่วนประกอบพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่มีรูพรุนสูง

การสะสมไอเคมี (CVD): การเตรียมการเคลือบ SiC ที่มีความหนาแน่นและมีความบริสุทธิ์สูงสำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ

การสะสมไอทางกายภาพ (PVD): การเคลือบฟิล์มบางที่เหมาะสำหรับเครื่องมือตัดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

วิธี Sol-Gel: ต้นทุนต่ำ แต่การเคลือบบางๆ จำเป็นต้องเคลือบหลายชั้น

4. ความท้าทายและการปรับปรุง
ความแข็งแรงของการยึดเกาะ: การปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างการเคลือบและพื้นผิวผ่านชั้นกลาง (เช่น โลหะผสม NiCr)

การควบคุมรอยแตกร้าว: การปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสม (เช่น อุณหภูมิการพ่นและอัตราการระบายความร้อน) เพื่อลดความเครียดภายใน

ปัญหาเรื่องต้นทุน: การพัฒนาวัสดุเคลือบแบบผสม (เช่น SiC-Al₂O₃) เพื่อสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน

5. ขอบเขตการวิจัย
การเคลือบนาโน-SiC: ปรับปรุงความเหนียวและความหนาแน่นผ่านการปรับปรุงอนุภาคระดับนาโน

การเคลือบแบบคอมโพสิต: ผสมผสานกับกราฟีน นาโนทิวบ์คาร์บอน และวัสดุอื่นๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหล่อลื่นตัวเอง

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ: สร้างชิ้นส่วน SiC ที่ทนทานต่อการสึกหรอที่ซับซ้อนโดยตรง

สรุป
สารเคลือบป้องกันการสึกหรอซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมหนัก พลังงาน และการผลิตระดับสูง ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการผลิต การประยุกต์ใช้สารเคลือบนี้จึงขยายไปสู่สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและมีความต้องการสูงยิ่งขึ้น