المواد الخام الصناعية الرئيسية لسيراميك كربيد السيليكون هي رمل الكوارتز وفحم الكوك. تشمل عملية تصنيع سيراميك كربيد السيليكون أربعة أنواع رئيسية: التلبيد التفاعلي، والتلبيد بدون ضغط، والتلبيد بالضغط الساخن، والتلبيد بإعادة التبلور. من بين هذه الأنواع، يحظى التلبيد التفاعلي بأكبر حصة سوقية، بينما يتميز التلبيد بدون ضغط بأداء ممتاز، بينما يُعد التلبيد بالضغط الساخن أكثر تكلفة، ويُستخدم التلبيد بإعادة التبلور لإنتاج مواد مسامية. يمكن تصنيف سيراميك كربيد السيليكون إلى سيراميك هندسي وسيراميك وظيفي، ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات متخصصة، بما في ذلك المواد الحرارية التقليدية، وبطاريات الليثيوم، وحلقات الختم الميكانيكية، والمبادلات الحرارية، والفضاء، وغيرها من التطبيقات المتطورة. يشهد الطلب على كربيد السيليكون المقاوم للرصاص نموًا سريعًا في السوق. كما أن حجم سوق الأسطوانات المستخدمة في أفران التلبيد ببطاريات الطاقة الجديدة كبير، كما يشهد سوق أنابيب التبادل الحراري نموًا سريعًا.
المواد الخام وعمليات الإنتاج وخصائص السوق لسيراميك كربيد السيليكون
المواد الخام الصناعية الرئيسية لكربيد السيليكون هي رمل الكوارتز وفحم الكوك، وتتركز الطاقة الإنتاجية العالمية لكربيد السيليكون في الصين. تُصنف عملية سيراميك كربيد السيليكون إلى تلبيد إعادة التبلور، والتلبيد التفاعلي، والتلبيد بدون ضغط. من بينها، يحظى كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا بأكبر حصة سوقية. وهو مناسب للتشكيل الرطب، ويتيح تصنيع مكونات معقدة الأشكال، على الرغم من أن مقاومته لدرجات الحرارة العالية، ومتانته، ومقاومته للتآكل أقل نسبيًا. ينطوي إنتاج هذه المنتجات على عوائق تقنية عالية، ويُعد القطاع الأكثر ربحية في صناعة كربيد السيليكون. لا يتميز كربيد السيليكون بدرجة انصهار؛ إذ ينتقل مباشرةً من الحالة الصلبة إلى الغازية دون أن ينصهر.
1. مصدر المواد الخام:
المصدر الرئيسي لكربيد السيليكون هو التركيب الصناعي. في الصين، المواد الخام المستخدمة في تركيب كربيد السيليكون هي أساسًا رمل الكوارتز وفحم البترول، وتتركز الطاقة الإنتاجية بشكل رئيسي في المناطق الشمالية الغربية، مثل نينغشيا وقانسو وشينجيانغ. يُعدّ كربيد السيليكون موجودًا بشكل طبيعي في حده الأدنى، لذا يُنتج معظمه صناعيًا. تستهلك عملية الصهر طاقة كبيرة وتُسبب تلوثًا بيئيًا. عادةً ما تكون شركات الصهر كبيرة الحجم، ومتطلبات دخول هذه الصناعة مرتفعة. عادةً ما يتم الحصول على رمل الكوارتز محليًا، بينما يتم توفير فحم البترول من قِبل شركات كيميائية.
2. تقنيات معالجة السيراميك:
تنقسم عملية سيراميك كربيد السيليكون إلى تلبيد إعادة التبلور، والتلبيد التفاعلي، والتلبيد بدون ضغط. يحظى كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا بأكبر حصة سوقية، وهو مناسب للتشكيل الرطب. يمكنه إنتاج قطع معقدة الشكل بكثافة أقل من 3.05 غ/سم³، على الرغم من انخفاض مقاومته للحرارة ومتانته ومقاومته للتآكل نسبيًا. يتطلب التلبيد بدون ضغط أصغر حجم لجزيئات المسحوق، عادةً ما بين 0.5 و0.6 ميكرون. في تلبيد إعادة التبلور، تُسخَّن جزيئات كربيد السيليكون الصغيرة حتى تتغوَّز، وبعد ذلك تترابط الجزيئات الأكبر. في التطبيقات العملية، غالبًا ما تتداخل تقنيات التلبيد الثلاث.
3. كربيد السيليكون
لا يمتلك كربيد السيليكون نقطة انصهار، وحالته الفيزيائية صلبة وغازية، ولا يوجد طور منصهر. يتميز بصلابة عالية، مما يجعل طحنه بعد التكسير صعبًا. بعد تكسير كتل كربيد السيليكون الكبيرة، تُسمى المادة الناتجة بالرمل. عادةً ما تشتري شركات المساحيق الدقيقة في المراحل النهائية هذا الرمل من المنتجين في المراحل الأولية، وتطحنه، ثم تبيعه وفقًا لـ... تصنيفتُباع منتجات المساحيق الدقيقة هذه إلى المصنّعين النهائيين. لنقاء كتلة كربيد السيليكون الأصلية تأثير كبير على جودة المسحوق الدقيق. في مراحل المعالجة اللاحقة، تحتاج الكتل إلى معالجة حمضية لإزالة الشوائب مثل الكربون الحر والسيليكا غير المتفاعلة والحديد.
4. المنتجات النهائية
تُعدّ العوائق التقنية في تصنيع المنتجات عالية، لا سيما في عمليات الفرز والتلبيد. تُمثّل المنتجات النهائية القطاع الأكثر ربحية في صناعة كربيد السيليكون. وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل أثاث الأفران المقاوم للحرارة، والأختام الميكانيكية، وغيرها من المكونات عالية الحرارة. تتميز المنتجات المُلبّدة بإعادة التبلور بمساميتها وقوتها الميكانيكية المنخفضة. وتُستخدم بشكل رئيسي في أثاث الأفران وغيرها من المواد المقاومة للحرارة التي لا تتطلب قوة عالية. يشهد كربيد السيليكون المقاوم للرصاص تطورًا سريعًا، ويأتي الطلب عليه بشكل كبير من الدول الأوروبية المتأثرة بالحرب الروسية الأوكرانية. تُستخدم أنابيب كربيد السيليكون المُلبّدة بدون ضغط في تطبيقات التبادل الحراري، وهي تحل تدريجيًا محل مواد التبادل الحراري التقليدية.
تتضمن عملية التلبيد التفاعلي تشكيل قالب مسامي باستخدام كربيد السيليكون والكربون، يليه ترشيح السيليكون العنصري عند درجة حرارة عالية. يتفاعل السيليكون مع الكربون لتكوين كربيد سيليكون إضافي، بينما تُملأ المسام المتبقية بالسيليكون غير المتفاعل. المنتج النهائي عبارة عن مادة مركبة تتكون من كربيد السيليكون الأصلي، وكربيد السيليكون المُشكل حديثًا، وحوالي 10% من السيليكون العنصري. يستحوذ كربيد السيليكون المُلتبّد تفاعليًا على الحصة السوقية الأكبر، وهو مناسب للتشكيل الرطب، ويمكنه إنتاج مكونات معقدة الشكل، وكثافته أقل من 3.05 غ/سم³. ومع ذلك، فإن مقاومته لدرجات الحرارة العالية، وقوته الميكانيكية، ومقاومته للتآكل منخفضة نسبيًا.
المواد الخام المستخدمة في التلبيد التفاعلي خشنة، وتتطلب هذه العملية درجة حرارة تفاعل أقل، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنتاج. ينتج التلبيد بإعادة التبلور مواد عالية المسامية، بينما ينتج التلبيد التفاعلي مواد كثيفة ذات مسامية ضئيلة. تتميز معالجة المساحيق الدقيقة اللاحقة بعتبة تقنية منخفضة، وتمثل قطاعًا ذا قيمة مضافة منخفضة. من بين شركات الصهر، تتمتع شركة Pingmei بحصة سوقية كبيرة، وتعمل في جميع مراحل سلسلة القيمة - من الكتل الأصلية إلى المساحيق الدقيقة والسيراميك. حاليًا، تكفي طاقة إنتاج كربيد السيليكون لتلبية طلب السوق، ولا يزال عرض المواد الخام مستقرًا نسبيًا.
تجزئة السوق وتطبيقات سيراميك كربيد السيليكون
يشهد الطلب على كربيد السيليكون المقاوم للرصاص نموًا سريعًا. كما أن سوق بكرات أفران التلبيد التي تعمل ببطاريات الطاقة الجديدة كبير، ويشهد الطلب على أنابيب التبادل الحراري نموًا سريعًا أيضًا.
ينقسم سوق سيراميك كربيد السيليكون إلى أربعة قطاعات: التلبيد التفاعلي، والتلبيد بدون ضغط، والتلبيد بالضغط الساخن، والتلبيد بإعادة التبلور.
التلبيد التفاعلي تتمتع بأكبر حصة في السوق بسبب تكلفة إنتاجها المنخفضة وتستخدم بشكل أساسي في تطبيقات المواد المقاومة للحرارة التقليدية والبكرات في إنتاج بطاريات الليثيوم.
التلبيد بدون ضغط إنها أكثر تكلفة ولكنها تقدم أداءً متفوقًا وتستخدم بشكل أساسي في حلقات الختم الميكانيكية والمبادلات الحرارية.
التلبيد بالضغط الساخن يوفر أفضل أداء إجمالي ولكنه يأتي بتكاليف عالية ويتم تطبيقه بشكل أساسي في المجالات المتخصصة مثل الفضاء.
التلبيد بإعادة التبلور تنتج مواد مسامية ذات أداء ضعيف نسبيًا وتستخدم بشكل أساسي في أثاث الفرن وعناصر التسخين ومعالجة عوادم السيارات والمشعلات والفوهات وركائز التعبئة والتغليف.
1. التلبيد التفاعلي
يُمثل التلبيد التفاعلي الحصة الأكبر من سوق سيراميك كربيد السيليكون. ويُستخدم بشكل رئيسي في المواد الحرارية التقليدية وبكرات التلبيد لبطاريات الليثيوم. المواد الخام المستخدمة خشنة، وتُجرى العملية في درجات حرارة منخفضة نسبيًا، مما يُؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنتاج. يتراوح سعر المنتج النموذجي بين 40 و50 يوانًا صينيًا للكيلوغرام. ومع ذلك، يتميز أداء المواد المُلتَبدة تفاعليًا باعتداله، مع انخفاض مقاومتها للحرارة والميكانيكية. ومع ذلك، تُناسب هذه الطريقة مجموعة واسعة من التطبيقات.
2. التلبيد بدون ضغط
يُعدّ التلبيد بدون ضغط قطاعًا رئيسيًا آخر في سوق سيراميك كربيد السيليكون، ويُستخدم بشكل رئيسي في حلقات الختم الميكانيكية وتطبيقات التبادل الحراري. على الرغم من ارتفاع تكلفته، إلا أنه يوفر مقاومة أفضل للتآكل ومقاومة للحرارة ومتانة ميكانيكية مقارنةً بالتلبيد التفاعلي. يتطلب مسحوقًا ناعمًا للغاية - حجمه عادةً 0.5-0.6 ميكرون. يكون الجسم الأخضر عرضة للتشوه أثناء التلبيد، ويحقق المنتج النهائي كثافة تتراوح بين 98 و99%. يُعدّ كربيد السيليكون الملبد بدون ضغط المادة الرئيسية لحلقات الختم الميكانيكية، ويُستخدم على نطاق واسع كأكمام للمحامل وفي التطبيقات المضادة للرصاص.
3. التلبيد بالضغط الساخن
يُنتج التلبيد بالضغط الساخن سيراميك كربيد السيليكون بأعلى أداء، ويُستخدم بشكل رئيسي في مجال الطيران والفضاء وغيره من التطبيقات المتطورة. ورغم تكلفته العالية، إلا أنه يتميز بصلابة استثنائية، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للحرارة. يبلغ حجم جسيمات المادة الخام عادةً حوالي 3.5 ميكرون، وتُكثَّف المادة من خلال التسخين والضغط المتزامنين، مما يحقق كثافة تزيد عن 99%. ومع ذلك، فإن قابليته للتشكيل ضعيفة، ويقتصر استخدامه عادةً على إنتاج ألواح مسطحة. ونظرًا لارتفاع تكلفته وقدرته المحدودة على التشكيل، فإن حجم سوقه صغير نسبيًا.
4. التلبيد بالتبلور
يُنتج التلبيد بإعادة التبلور بشكل أساسي مواد مسامية ذات أداء أقل، ويُستخدم عادةً في أثاث الأفران، وعناصر التسخين، ومعالجة عوادم السيارات، وأجهزة الإشعال، والفوهات، ومواد التغليف. تتطلب هذه العملية إضافات أقل، وتحقق نقاءً عاليًا. تُحسّن أحجام الجسيمات الأكبر في المواد الأولية من مقاومتها للحرارة. في الظروف اللاهوائية، يمكن للمنتجات المُعاد تبلورها تحمل درجات حرارة تزيد عن 2000 درجة مئوية؛ بينما يمكن للمواد المُلبّدة بالتفاعل أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1400 درجة مئوية في البيئات المؤكسجة، بينما يمكن للمواد المُلبّدة بدون ضغط أن تصل إلى 1600 درجة مئوية. بالنسبة للمواد المقاومة للحرارة، تُعد مقاومة الصدمات الحرارية أمرًا بالغ الأهمية، وعادةً ما تُحقق المواد المسامية أداءً جيدًا في هذا الجانب.
5. سيراميك كربيد السيليكون
تُصنّف سيراميكات كربيد السيليكون إلى سيراميكات هندسية وسيراميكات وظيفية. تُعطي السيراميكات الهندسية الأولوية للأداء الميكانيكي، بينما يتزايد تطوير كربيد السيليكون المُعاد تبلوره لتطبيقات السيراميك الوظيفية. على سبيل المثال، يُستخدم كربيد السيليكون المسامي بشكل شائع في أكواب الشفط الخزفية المستخدمة في تصنيع الرقائق.
6. كربيد السيليكون المضاد للرصاص
يشهد الطلب على كربيد السيليكون المقاوم للرصاص نموًا سريعًا، مدفوعًا بشكل رئيسي بالدول الأوروبية المتضررة من الحرب الروسية الأوكرانية. ويمكن لمنشأة إنتاج واحدة أن تصل طاقتها الإنتاجية إلى طن إلى طنين يوميًا. ويُقدر حجم سوق الأسطوانات المستخدمة في أفران التلبيد لإنتاج بطاريات الطاقة الجديدة بمليار يوان صيني، مع قدرات إنتاجية مماثلة. وتُستخدم الأسطوانات كمكونات هيكلية في خطوط الإنتاج هذه.
7. أنابيب كربيد السيليكون
يشهد سوق أنابيب التبادل الحراري لسيراميك كربيد السيليكون نموًا سريعًا، على الرغم من أن حجمه الإجمالي لا يزال محدودًا. تحل أنابيب كربيد السيليكون محل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أو الجرافيت التقليدية بفضل مقاومتها الممتازة للتآكل والاهتراء. تاريخيًا، شملت الأسواق الرئيسية لسيراميك كربيد السيليكون أثاث الأفران، والأختام الميكانيكية، والمحامل، وغيرها من المكونات الميكانيكية. ويُعزى نمو السوق بنحو 50% خلال العامين الماضيين إلى عوامل جيوسياسية مثل الصراع الروسي الأوكراني، بينما ساهمت تطبيقات الطاقة الجديدة بنسبة تتراوح بين 30 و40% من هذا النمو.
مسحوق ملحمي
في مسحوق ملحمي الآلات، نحن متخصصون في طاحونة نفاثة تقنية لدعم إنتاج مواد عالية الأداء مثل كربيد السيليكون. بفضل معداتنا الموثوقة وخبرتنا الفنية، نلتزم بمساعدة عملائنا على تحقيق جودة وكفاءة متسقة في كل ميكرون.
