หลักการต้านทานการกัดกร่อนของอิฐซิลิกอนไนไตรด์-อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ชนิดเชื่อม: เหตุใดจึงมีอายุการใช้งานยาวนาน

Jul 30, 2026 ฝากข้อความ

อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีพันธะซิลิกอนไนไตรด์-ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC มากกว่าหรือเท่ากับ 70%) เป็นมวลรวมและสร้างเฟสพันธะ Si₃N₄ ผ่านปฏิกิริยาไนไตรเดชัน ข้อได้เปรียบหลักในการต้านทานการกัดกร่อน-ช่วยแก้ไขจุดด้อยหลักสามประการในการใช้งาน-ระดับสูง:

 

ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-อย่างแข็งแกร่ง: อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ทั่วไปจะออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 องศาได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้าง SiO₂ ส่งผลให้โครงสร้างของอิฐมีรูพรุนและหลวม

 

ในทางตรงกันข้าม Si₃N₄ จะออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างชั้นป้องกัน SiO₂-Al₂O₃ ที่หนาแน่น ซึ่งจะขัดขวางการซึมผ่านของออกซิเจน ที่ 1,400 องศา อัตราการเกิดออกซิเดชันเพียงหนึ่ง-ของอิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ธรรมดา

 

ความต้านทานการสึกหรอที่เหนือกว่า: ความแข็งของ Si₃N₄ (ความแข็ง Mohs 9.5) เข้าใกล้ความแข็งของเพชร

เมื่อทำงานร่วมกันกับ SiC ความต้านทานการสึกหรอของอุณหภูมิในห้อง-ของวัสดุนั้นสูงกว่าอิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ทั่วไปถึงสองเท่า ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดเซาะของวัสดุสูง

 

ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดีเยี่ยม: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนอยู่ที่เพียง 4×10⁻⁶/ องศา (ที่ 1,000 องศา ) -70% ของอิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ธรรมดา

Silicon Nitride-Bonded Silicon Carbide Bricks

ในการทดสอบการดับน้ำ-ที่อุณหภูมิสูงถึง 1100 องศา การทดสอบสามารถทนต่อได้มากกว่า 40 รอบโดยไม่เกิดการแตกร้าว ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์-ระดับไฮเอนด์ที่ต้องสตาร์ท-หยุดการทำงานบ่อยครั้ง

 

"การจำแนกประเภท" ของซิลิคอนไนไตรด์-อิฐซิลิคอนคาร์ไบด์ชนิดเชื่อม: เนื้อหา Si₃N₄ เป็นตัวกำหนดอายุการใช้งาน

 

ปริมาณ Si₃N₄ เป็นปัจจัยสำคัญที่ควบคุมประสิทธิภาพของอิฐ อุตสาหกรรมแบ่งประเภทอิฐเหล่านี้ออกเป็นสามประเภทตามเนื้อหา Si₃N₄ เพื่อให้เหมาะกับการใช้งานระดับไฮเอนด์-ที่แตกต่างกัน:

 

ไนโตรเจนสูง-อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เชื่อมด้วยซิลิกอนไนไตรด์-มีปริมาณ Si₃N₄ มากกว่าหรือเท่ากับ 20% ปริมาณ SiC มากกว่าหรือเท่ากับ 70% และกำลังรับแรงอัดของอุณหภูมิห้อง- มากกว่าหรือเท่ากับ 300 MPa

 

ด้วยอุณหภูมิบริการสูงสุด 1500 องศา จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อม "ออกซิเดชันที่รุนแรง + อุณหภูมิสูง" เช่น เครื่องผลิตก๊าซเคมีถ่านหิน และห้องเผาไหม้ของเตาเผาขยะ

 

อิฐไนโตรเจน-ขนาดกลางมีปริมาณ Si₃N₄ ระหว่าง 12% ถึง 20%, ปริมาณ SiC มากกว่าหรือเท่ากับ 75%, กำลังรับแรงอัดของอุณหภูมิห้อง- มากกว่าหรือเท่ากับ 250 MPa และอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดที่ 1450 องศา

 

เหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับ "การสึกหรอสูงและออกซิเดชั่นปานกลาง" เช่น ช่องชะล้างตะกรันโลหะ- และบริเวณรอบ ๆ ปลั๊กล้างทัพพี ตัวแปรไนโตรเจนต่ำ-ประกอบด้วย Si₃N₄ 6%–12% และ SiC มากกว่าหรือเท่ากับ 80% โดยมีกำลังการบดอัดเย็นมากกว่าหรือเท่ากับ 200 MPa

 

ด้วยอุณหภูมิการทำงานสูงสุด 1400 องศา ส่วนใหญ่จะใช้งานในการใช้งานระดับไฮเอนด์-ซึ่งมีคุณลักษณะ "ออกซิเดชันต่ำและการสึกหรอต่ำ" เช่น ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง และวัสดุบุสำหรับถังปฏิกิริยาเคมี