Carburo de silicio: alta resistencia y durabilidad

El carburo de silicio es un material de alto rendimiento que ofrece resistencia a la corrosión química y temperaturas que alcanzan los 1.900 grados Celsius. El carburo de silicio, que se produce mezclando polvo fino de a-SiC con aditivos de sinterización sin óxidos y se compacta mediante procesos convencionales de conformado cerámico como el prensado isostático, la fundición a presión o el moldeo por inyección, suele fabricarse en grandes volúmenes para su uso como herramientas de conformado cerámico.

El sinterizado por reacción es uno de los procesos de fabricación más atractivos para la cerámica de carburo de silicio debido a su densidad, baja temperatura de procesamiento y buena capacidad de conformado. Desgraciadamente, el carburo de silicio sinterizado por reacción tiene una resistencia a la flexión inferior a la del sic sinterizado estándar.

Alta resistencia

El carburo de silicio ofrece una fuerza, resistencia a la abrasión, estabilidad química y resistencia a la temperatura superiores, características ideales para aplicaciones industriales que exigen durabilidad a largo plazo.

La sinterización sin presión es la técnica de producción por excelencia. Esta técnica utiliza polvos finos de SiC mezclados con aditivos de sinterización y produce estructuras cerámicas densas a una temperatura de procesamiento relativamente baja, lo que ofrece varias ventajas, como costes más bajos y buena capacidad de conformado; sin embargo, también hay que tener en cuenta las limitaciones del tamaño de las partículas y el contenido de aditivos.

Otras técnicas de producción, como el SiC aglomerado por reacción y el SiC sinterizado directo, producen estructuras más densas a temperaturas de procesamiento más elevadas que alteran su microestructura. El SiC aglomerado por reacción es más adecuado para aplicaciones que no exigen propiedades tan elevadas, ya que presenta una estructura de grano grueso con menores costes en comparación con el sinterizado sin presión. El SiC Saint-Gobain Hexoloy SA proporciona una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la flexión, resistencia al choque térmico, etc.

Alta dureza

El carburo de silicio es una de las cerámicas más duras de la Tierra, con una asombrosa dureza Mohs de 9,5. Proporciona una excepcional resistencia a la abrasión y al desgaste incluso en condiciones ambientales adversas. Esto le confiere una excepcional resistencia a la abrasión y al desgaste incluso en condiciones ambientales adversas, junto con una excepcional resistencia a las altas temperaturas que lo hace adecuado para álabes de turbinas de gas y reactores nucleares.

Existen técnicas de producción de carburo de silicio ligado por reacción y sinterizado directo. El carburo de silicio aglomerado por reacción se produce infiltrando silicio fundido en preformas porosas de carbono o grafito con el fin de que reaccione con el carbono y forme b-SiC que, a continuación, se une a las partículas de a-SiC existentes para obtener una densidad total sin contracción de la forma. La producción directa de SiC sinterizado se produce mediante tratamientos térmicos que combinan la fusión de silicio líquido y partículas de grafito.

El carburo de silicio sinterizado directamente se produce mezclando polvo de sílice puro con auxiliares de sinterización sin óxidos en una atmósfera inerte y prensándolos mediante técnicas convencionales de conformado de cerámica, antes de sinterizarlos a alta temperatura para formar una cerámica densa con excelentes propiedades mecánicas.

Alta resistencia a la corrosión

El carburo de silicio es un material denso con una excelente resistencia a la corrosión, la oxidación y el desgaste. Además, sus propiedades de impacto térmico y tribológicas lo hacen muy codiciado por los fabricantes.

La resistencia a la corrosión del SiC viene determinada por su composición, los aditivos y la orientación de los cristales dentro de una cerámica sinterizada. El carburo de silicio aglomerado por reacción (RSiC) disponible en el mercado tiene una excepcional resistencia a la flexión a temperatura ambiente, superior a 300 MPa, con una baja sensibilidad a la fisuración.

El carburo de silicio sinterizado sin presión puede fabricarse utilizando polvo de carburo de silicio ultrafino mezclado con coadyuvantes de sinterización sin óxido, compactándolo mediante métodos tradicionales de conformado cerámico como el prensado isostático y el prensado en matriz, y sinterizándolo a continuación a altas temperaturas en una atmósfera inerte a temperaturas superiores a 600 oF (304oC). Por lo general, esto produce un tamaño medio de grano de 1,5 mm con una excelente densidad relativa superior a 95% que, a continuación, puede mecanizarse fácilmente utilizando herramientas de precisión recubiertas de diamante en tolerancias y formas: ¡un método económico de producir piezas precisas resistentes al desgaste para aplicaciones exigentes que ofrecerá fiabilidad en el tiempo de producción y rentabilidad!

Baja densidad

La cerámica de carburo de silicio es más densa que otras cerámicas y, por tanto, es capaz de soportar impactos y tensiones extremas que fracturarían otros materiales, gracias a su densa estructura, formada por estructuras cristalinas compactas que ofrecen una resistencia excepcional.

El carburo de silicio sinterizado presenta una baja resistividad eléctrica, lo que lo convierte en un material ideal para juntas de bombas que deben funcionar en entornos difíciles. Además, su composición cerámica proporciona resistencia a la abrasión y protección contra la corrosión.

La cerámica más densa puede producirse mediante diversas técnicas, como la sinterización por reacción, en la que el silicio líquido o la aleación de silicio se infiltran en un cuerpo verde poroso para reaccionar y formar carburo de silicio, que luego reacciona con las partículas de a-SiC existentes y forma carburo de silicio. En la sinterización sin presión también se utiliza polvo de a-SiC submicrónico ultrapuro mezclado con aglutinantes no oxidados para formar pasta; después se sinteriza a altas temperaturas para producir una composición cerámica más densa.