Carburo de silicio en polvo

El carburo de silicio es un material cerámico no oxidado extremadamente duro con propiedades de resistencia similares a las del diamante. Además, el carburo de silicio presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica y excelentes propiedades eléctricas y de resistencia a la corrosión en comparación con sus homólogos.

Washington Mills ofrece granos y polvos CARBOREX(r) en una amplia selección de tamaños, composiciones químicas y aplicaciones -como abrasivos, refractarios, agentes de chorreado, lapeado de compuestos, acabados antideslizantes y serrado con hilo- que han demostrado su popularidad en todos los sectores.

Dureza

El carburo de silicio (abreviado SiC) es un compuesto cristalino de silicio y carbono producido sintéticamente y extremadamente duro. Sintetizado por primera vez en 1891 por el inventor estadounidense Edward G. Acheson por accidente al mezclar mezcla de arcilla con coque de petróleo en polvo utilizando una lámpara de arco de carbono ordinaria como sistema de iluminación eléctrica en un cuenco de hierro con una lámpara de arco de carbono ordinaria como fuente de luz eléctrica; Acheson descubrió cristales verdes brillantes conocidos como carborundo en ese momento que se conoció como carburo de silicio o carbidi de silicio (Carborundum) en ese momento.

El carburo de boro fue hasta 1929 el más duro de los materiales cerámicos avanzados, con una dureza Mohs de 9, cercana a la del diamante. Gracias a su dureza y tenacidad, resultaba ideal como abrasivo para muelas y herramientas de corte; además, su resistencia a temperaturas elevadas lo convertía en un material ideal para su uso en refractarios, cerámica estructural o aplicaciones eléctricas. Además, sus propiedades eléctricas a temperaturas elevadas hicieron del carburo de boro un material muy útil.

La cerámica Ceramica nonoxidea, capaz de resistir entornos térmicos y mecánicos extremos, se utiliza en aplicaciones tan diversas como abrasivos; piezas resistentes al desgaste para hornos industriales y motores de cohetes (incluidas toberas de filtros de gas, revestimientos de cámaras de combustión), cerámicas y refractarios. La cerámica ofrece una excelente resistencia a los ataques químicos, así como solidez a altas temperaturas con bajos índices de dilatación térmica para soportar fuertes choques.

El carburo de silicio en polvo destaca entre los materiales refractarios de alta tecnología como un importante material no oxidado, debido a su versatilidad. Disponible tanto en forma macrogranular como microgranular con distintas purezas; las formas macro suelen fabricarse fundiendo bloques en bruto de los tipos Verde o Negro antes de su posterior procesamiento con trituradoras Barmac o Raymond, ondas ultrasónicas o tamizado para obtener el producto microgranular.

Washington Mills crea granos y polvos CARBOREX(r) adaptados con precisión a sus requisitos de tamaño, composición química y forma. Nuestros productos CARBOREX(r) pueden utilizarse en operaciones de lapeado y pulido de alta precisión, aserrado de cuarzo productos abrasivos con revestimiento de cuarzo productos abrasivos con revestimiento de cuarzo granallado a presión (húmedo o seco). Disponibles en varios tamaños de grano abrasivo envasados en sacos de 5 kg, así como en volúmenes mayores bajo pedido.

Conductividad térmica

El polvo de carburo de silicio tiene muchos usos industriales debido a su combinación de dureza, conductividad térmica y comportamiento semiconductor. Las aplicaciones incluyen piezas resistentes al desgaste que necesitan dureza y alta resistencia a la tracción, así como cerámicas (como refractarios, ladrillos de control, muflas, muebles de horno y carriles de deslizamiento de hornos) que necesitan resistencia al calor, así como inercia química; equipos eléctricos que requieren conductividad térmica con bajo coeficiente de expansión; aplicaciones de reactores nucleares que necesitan bajas secciones transversales de neutrones o resistencia a daños por radiación - ¡sólo por nombrar algunos de sus muchos usos!

El carburo de silicio, un material inorgánico no óxido con una temperatura de fusión aproximada de 1500 ºC y un material extremadamente difícil de comprimir o formar en sólidos, es uno de los aislantes más duros y mejores conocidos por la humanidad. Con una superficie similar al diamante y una densidad comparable a éste, el carburo de silicio tiene un peso específico extremadamente alto, lo que le confiere un gran potencial como material aislante.

La producción de carburo de silicio a partir de materias primas implica la fusión de silicio fundido que reacciona con el carbono para formar SiC alfa. La microestructura producida es un cermet de matriz de SiC con pequeñas islas aisladas de metal duro de silicio. El producto final tiene uno de los puntos de fusión más altos entre los materiales semiconductores: aproximadamente 11 GPa.

La densidad relativa del SiC aumenta con el incremento del contenido de aditivo C; 5mol% de C aumentó la densificación a más de 80,2wt%, cerca de su valor teórico. Las imágenes TEM de los tres cuerpos no mostraron C ni Si sin reaccionar en los límites de grano ni en los puntos triples, lo que apoya nuestra conclusión de que se había dispersado por sus cuerpos y se está disolviendo en ellos.

Las conductividades térmicas en función de la temperatura del SiC prístino, con adición de C y con adición de Si demuestran que la conducción térmica se produce a través de fonones y no de electrones, como predice la ley de Wiedemann-Franz. Sus elevados valores de conductividad térmica pueden atribuirse a su superior calidad y pureza cristalinas, así como a los valores de densidad relativa de las muestras de 3C-SiC.

Resistencia a la corrosión

El carburo de silicio (SiC) es un material inorgánico formado por polimorfos del carbono. Con unas características físicas únicas, el carburo de silicio se utiliza desde finales del siglo XIX como abrasivo y desde entonces ha encontrado aplicaciones en diversos campos gracias a su rendimiento superior en entornos de alta temperatura.

La resistencia a la corrosión en entornos complejos es una consideración primordial a la hora de diseñar componentes cerámicos, especialmente los fabricados con SiC. Las tasas de corrosión en estos entornos van de pequeñas a altas y reducen significativamente la vida útil debido al aumento de defectos superficiales que podrían fallar bajo tensión mecánica. Aunque se ha avanzado mucho en la comprensión del comportamiento frente a la oxidación de la alúmina, la circonia y otras cerámicas en entornos sencillos, estos modelos no describen con precisión las tasas de corrosión y de fallo del SiC.

La corrosión del SiC en entornos complejos se ve agravada por su naturaleza de material refractario que contiene pequeñas proporciones de grafito, un conductor eléctrico. Sin embargo, a diferencia de otros refractarios, el grafito reduce la resistencia a la corrosión del SiC en su matriz.

La investigación para mejorar la resistencia a la corrosión del SiC ha explorado su combinación con metales con puntos de fusión más bajos; a menudo se elige el cobre, ya que éste aumenta el choque térmico y la resistencia al desgaste del SiC. Para profundizar en esta cuestión, en este estudio se creó un compuesto de Cu-SiC con SiC de 5 y 10% mediante tecnología pulvimetalúrgica con molienda de bolas y polvos sinterizados; la microscopía electrónica de barrido (SEM) y el análisis de dispersión de energía de rayos X (EDAX) mostraron una distribución uniforme del SiC dentro del Cu, mientras que las pruebas de niebla salina confirmaron una mayor resistencia a la corrosión respecto a su predecesor.

Washington Mills ofrece granos y polvos de carburo de silicio CARBOREX(r) adaptados a sus especificaciones exactas de tamaño, composición química y forma para lapeado y pulido, aserrado de hojas de sierra de cuarzo, así como abrasivos aglomerados y revestidos como papel de lija o medios de chorreado. Póngase en contacto con nosotros ahora para obtener más información o realizar un pedido de nuestra línea de productos SIC negro o ¡hágalo!

Resistencia química

El carburo de silicio es un excepcional material cerámico no oxidado con múltiples aplicaciones en la industria. Conocido desde hace tiempo por su extrema dureza, el carburo de silicio se emplea como abrasivo en muelas abrasivas y herramientas de corte, pero sus otras cualidades, como la resistencia a la temperatura, los bajos índices de expansión, la inercia química, la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste, lo hacen inestimable en muchos entornos industriales, desde la producción de revestimientos refractarios para hornos hasta las piezas resistentes al desgaste que se encuentran en los motores modernos, como las toberas de los cohetes o los álabes de las turbinas de gas.

El carburo de silicio se fabrica calentando arena de cuarzo y carbono (normalmente coque de petróleo) juntos a altas temperaturas en un horno de resistencia, creando cristales de color verde o negro en función de las impurezas presentes. Tras enfriarse y densificarse, estos granos pueden utilizarse en forma de polvo densificado que puede combinarse con sílice metálica para obtener productos densos de carburo de silicio sinterizado, o bien recristalizarse para obtener componentes de mayor tamaño.

La densidad y la química superficial del polvo de carburo de silicio desempeñan un papel fundamental en su resistencia a la corrosión por ácidos oxidantes como el sulfúrico, el nítrico y el clorhídrico. Esto se debe a una capa de SiO2 que actúa como una barrera de oxígeno que impide la reacción directa entre una especie atacante y la superficie del sustrato. Dependiendo de la composición química de las especies atacantes, así como de las condiciones del entorno de reacción, esta barrera de óxido puede erosionarse por completo o puede permanecer intacta y reponerse a partir de fuentes de aire como la atmósfera.

La resistencia a la corrosión de los materiales viene determinada por su capacidad para pasivar un ataque produciendo una capa de óxido y pasivando cualquier ataque, y el silicio y el carbono pueden formar fuertes enlaces covalentes gracias a que comparten pares de electrones en orbitales híbridos sp3, lo que hace que el material sea resistente. Tanto las aplicaciones refractarias como las cerámicas se benefician del recubrimiento de carburo de silicio con capas protectoras de óxido para mejorar la resistencia a la corrosión.

La inercia química y otras propiedades del carburo de silicio lo convierten en un sustituto adecuado de metales como el níquel, el molibdeno y el wolframio en aplicaciones de mecanizado abrasivo, donde su durabilidad y estabilidad lo hacen esencial. El carburo de silicio también es un componente integral de los modernos equipos lapidarios, como sierras anulares y tornos, debido a su durabilidad y estabilidad; además, su extraordinaria estabilidad se ha utilizado en aplicaciones refractarias, como revestimientos de hornos de fusión de cobre, revestimientos de tanques de fundición, fundición de escoria/arena de muebles de horno, muflas de arco y placas de zinc y crisoles de hornos eléctricos.