کاربردهای کاربید سیلیکون سیاه در پوشش‌های مقاوم در برابر سایش چیست؟
کاربید سیلیکون سیاه (SiC) به دلیل سختی بالا، مقاومت عالی در برابر سایش، پایداری شیمیایی و عملکرد در دمای بالا، کاربردهای گسترده‌ای در زمینه پوشش‌های مقاوم در برابر سایش دارد. موارد زیر کاربردها و ویژگی‌های خاص آن است:
۱. حوزه‌های کاربرد
(1) قطعات ماشین‌آلات صنعتی، محافظت در برابر سایش: برای پوشش‌های سطحی قطعاتی که به راحتی ساییده می‌شوند مانند بدنه پمپ‌ها، شیرآلات، نوار نقاله‌های پیچی، یاتاقان‌ها و غیره استفاده می‌شود و عمر مفید را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. مثال: پوشش‌های تیغه‌های سنگ‌شکن و مته‌های حفاری در ماشین‌آلات معدن می‌توانند در برابر سایش زیاد سنگ معدن مقاومت کنند.
(2) قطعات موتور خودرو و هوافضا: پوشش قطعات اصطکاکی در دمای بالا مانند پره‌های توربین و حلقه‌های پیستون برای کاهش اکسیداسیون و سایش در دمای بالا. سیستم ترمز: کامپوزیت با فیبر کربن برای بهبود مقاومت در برابر سایش دیسک‌های ترمز.
(3) صنایع انرژی و شیمیایی خطوط لوله و راکتورها: در محیط‌های خورنده (مانند اسید و قلیا)، پوشش‌های SiC از زیرلایه‌های فلزی در برابر خوردگی شیمیایی و فرسایش ذرات محافظت می‌کنند. تجهیزات انرژی هسته‌ای: به عنوان یک پوشش محافظ، در محیط‌های تابشی در برابر سایش مقاومت می‌کند.
(4) الکترونیک و نیمه‌هادی‌ها
لایه عایق مقاوم در برابر سایش: برای قطعات متحرک تجهیزات نیمه‌هادی (مانند بازوهای رباتیک) استفاده می‌شود که هم مقاومت در برابر سایش و هم عایق الکتریکی دارد.
(5) ابزارها و قالب‌ها
ابزارهای برش: این پوشش مقاومت سایشی ابزارهای کاربیدی را بهبود می‌بخشد و برای پردازش مواد با سختی بالا (مانند آلیاژهای تیتانیوم) مناسب است.
قالب‌های تزریق: کاهش سایش در حین پر کردن پلاستیک و افزایش عمر قالب.
۲. مزایای عملکرد
سختی بالا (سختی موهس ۹.۲، که پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد)، که ضریب اصطکاک را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
مقاومت دمایی بالا (پایدار تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد)، مناسب برای شرایط کاری با دمای بالا.
بی‌اثری شیمیایی: مقاوم در برابر خوردگی اسیدی، قلیایی و نمکی، مناسب برای محیط‌های شیمیایی خشن.
ضریب انبساط حرارتی پایین: این پوشش پایداری اتصال خوبی با زیرلایه فلزی دارد و به راحتی کنده نمی‌شود.
۳. فناوری آماده‌سازی پوشش
پاشش حرارتی (پاشش پلاسما، پاشش شعله‌ای مافوق صوت): مناسب برای قطعات با مساحت بزرگ، اما با تخلخل بالا.
رسوب بخار شیمیایی (CVD): تهیه پوشش‌های SiC متراکم و با خلوص بالا برای قطعات دقیق.
رسوب فیزیکی بخار (PVD): پوشش‌های لایه نازک مناسب برای ابزارهای برش و دستگاه‌های الکترونیکی.
روش سل-ژل: پوشش‌های کم‌هزینه، اما نازک به چندین لایه نیاز دارند.
۴. چالش‌ها و بهبودها
استحکام چسبندگی: بهبود چسبندگی بین پوشش و زیرلایه از طریق یک لایه میانی (مثلاً آلیاژ NiCr).
کنترل ترک: بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند (مثلاً دمای پاشش و سرعت خنک‌کاری) برای کاهش تنش داخلی.
مسائل مربوط به هزینه: توسعه پوشش‌های کامپوزیتی (مثلاً SiC-Al₂O₃) برای ایجاد تعادل بین عملکرد و هزینه.
۵. پوشش‌های نانو SiC مرزهای تحقیقاتی : بهبود چقرمگی و چگالی از طریق اصلاح نانوذرات.
پوشش‌های کامپوزیتی: ترکیب با گرافن، نانولوله‌های کربنی و سایر مواد برای افزایش خود روانکاری
فناوری چاپ سه‌بعدی: شکل‌دهی مستقیم قطعات پیچیده مقاوم در برابر سایش SiC
خلاصه
پوشش‌های مقاوم در برابر سایش کاربید سیلیکون سیاه در صنایع سنگین، انرژی و تولید پیشرفته غیرقابل جایگزین هستند. با پیشرفت در فناوری تولید، کاربرد آنها به محیط‌های پیچیده‌تر و دشوارتر گسترش خواهد یافت.
