Při použití jako brusivo je pevnost částic očerný karbid křemíkuje důležitým faktorem ovlivňujícím jak brusný výkon, tak životnost. Jeho krystaly se tvoří a agregují za vysokých-teplotních podmínek a nakonec se vyvinou do slinuté struktury. V závislosti na aplikaci lze černý karbid křemíku zpracovat na různé produkty s vhodnými mechanickými vlastnostmi a dlouhou životností.
Požadavky na pevnost černého karbidu křemíku
Pevnost černého karbidu křemíku lze vyhodnotit při statickém zatížení pomocí zkoušky drcení. Vzorek o hmotnosti 5 g se umístí na povrch válcové desky a navrch se umístí další válcová deska. Poté se aplikuje tlak 30 kg/cm², aby se rozdrtila část černého karbidu křemíku. Rozdrcený materiál se vytřídí a vypočítá se poměr mezi hmotností zbývajících nerozdrcených částic a původní hmotností vzorku. Vyšší poměr znamená větší pevnost částic, zatímco nižší poměr znamená slabší materiál.
Síla brusiva se vztahuje k tomu, jak pevně drží jednotlivé černé částice karbidu křemíku pohromadě. V praxi se jedná o schopnost brusného zrna odolávat vnějšímu tlaku bez zlomení, zatímco jeho řezné hrany jsou stále relativně ostré. Zkušenosti ukazují, že abraziva s nízkou pevností se lámou rychleji, což má za následek nižší řezný výkon a kratší životnost.
Pevnost částic přímo ovlivňuje, kolik zrn si dokáže udržet své efektivní řezné hrany a jak dlouho mohou efektivně pracovat. Z tohoto důvodu je pevnost považována za jednu ze základních vlastností abrazivních materiálů.
Krystalizace černého karbidu křemíku
Černý karbid křemíku sestává hlavně z polytypu 4H. Ve své krystalové struktuře jsou atomy křemíku obklopeny atomy uhlíku a tvoří křemíkové -uhlíkové čtyřstěny. Jednotkové buňky různých polytypů karbidu křemíku jsou vyrobeny ze stejné základní křemíkové-uhlíkové tetraedrické struktury. Rozdíly v počtu atomových vrstev a jejich relativních polohách naskládání v jednotkové buňce mají za následek různé polytypy karbidu křemíku.
Je-li přítomen nadbytek křemíku, jeho schopnost darovat elektrony může způsobit, že černý karbid křemíku vykazuje polovodičové charakteristiky typu n-. Karbid křemíku typu N- má relativně vysoký měrný odpor a velký teplotní koeficient odporu. Jak se zvyšuje koncentrace dopantu v polovodiči typu n-, jeho měrný odpor klesá, zatímco jeho linearita se zhoršuje.
Mezi různými polytypy karbidu křemíku se elektrický odpor zvyšuje se zvyšujícím se podílem polytypu 6H.
