Carbure de silicium lié par réaction

Le carbure de silicium est l'un des matériaux céramiques les plus durs et les plus durables du marché, offrant une protection contre la corrosion, l'usure et les températures élevées.

Le carbure de silicium lié par réaction est produit en faisant réagir du carbone poreux avec du silicium liquide ou gazeux et en l'infiltrant avec du silicium supplémentaire pour créer une pièce céramique dense.

Carbure de silicium à liant nitrure (NB SiC)

Le carbure de silicium lié au nitrure (NB SiC) est un matériau réfractaire composite composé de nitrure de carbure de silicium comme phase céramique pour former un matériau solide, résilient et durable. Étant l'un des matériaux d'ingénierie les plus durs disponibles aujourd'hui, le NB SiC résiste à l'usure causée par des particules ou des surfaces dures telles que les surfaces. En outre, son inertie chimique lui permet de rester résistant à la plupart des acides, des alcalis et des halogénures, tout en étant très ductile et capable de supporter de lourdes charges et des impacts.

Le carbure de silicium lié au nitrure peut être facilement façonné en formes complexes et précises grâce au procédé Blasch, ce qui permet de l'utiliser dans des applications exigeant à la fois des propriétés réfractaires et mécaniques. En outre, sa résistance à la rupture dépasse celle du SiC fritté, ce qui le rend adapté aux environnements exigeants impliquant des contraintes d'abrasion et d'impact.

Il convient de noter qu'il existe deux méthodes de fabrication du carbure de silicium : le collage par réaction et le frittage. Chaque méthode de mise en forme a un impact considérable sur la microstructure du produit final, ce qui se traduit par des propriétés thermiques et mécaniques différentes de celles obtenues uniquement par frittage. Vous trouverez ci-dessous un aperçu de chacune de ces techniques de mise en forme :

Le carbure de silicium lié par réaction est formé par l'ajout de silicium liquide dans un compact contenant des mélanges de SiC et de carbone, réagissant avec le carbone pour former des grains de carbure de silicium supplémentaires tout en liant les grains initiaux de SiC. Une fois formé, ce matériau peut facilement prendre différentes formes et tailles, ce qui le rend adapté à des applications telles que les garnitures de four, les joints mécaniques et les étranglements de contrôle de flux.

Le carbure de silicium lié au nitrure est depuis longtemps utilisé pour des applications impliquant une résistance à l'abrasion ; cependant, lors d'essais de résistance à l'érosion dans des conditions de sol, il s'est également avéré très performant par rapport aux produits en acier fritté contenant du bore dans des conditions de sol meuble et dense.

InVinCerTM de Blasch

Le collage par réaction est une technique innovante utilisée pour produire des pièces en céramique de carbure de silicium de toute forme ou taille, en utilisant des processus de production moins coûteux que le carbure de silicium fritté (SSC). Les céramiques réfractaires fabriquées à l'aide de cette technologie sont connues pour leur solidité, leur résistance à la corrosion et leur résistance aux températures extrêmes - ces qualités les rendent adaptées aux dispositifs de chauffage tels que les supports de four, ainsi qu'aux pièces d'usure telles que les joints et les soupapes.

Les céramiques réfractaires produites à l'aide de cette technologie sont connues pour leur résistance supérieure aux chocs thermiques. La résistance à la flexion et à la rupture augmente avec la teneur en carbure de silicium lié par réaction ; ce matériau se forme à la suite d'une réaction chimique entre le carbone ou le graphite poreux et le silicium fondu ; son principal mode de rupture est la rupture intergranulaire du carbure de silicium et la rupture fragile due aux particules de carbone résiduelles.

Pour obtenir du carbure de silicium lié par réaction, il faut d'abord combiner de la poudre de carbure de silicium grossière et des adjuvants de frittage non oxydés avant de chauffer jusqu'à une température de 2000F. Après cette étape, des techniques de broyage de précision peuvent être utilisées pour compléter le mélange.

Dans le cadre du gelcasting du carbure de silicium lié par réaction, le rapport entre l'alcool furfurylique (FA) et la résine phénolique a été ajusté pour faciliter la polymérisation et la modification du temps de gel. En outre, le temps de gel et la morphologie des pores du carbone microporeux ont été étudiés ; tous deux se sont révélés utiles pour créer des structures de carbure de silicium à liaison réactive.

Les céramiques réfractaires produites à l'aide de cette technologie sont connues sous le nom de RBSC. La figure 9 présente des diagrammes XRD de corps SiC/carbone poreux avec différentes charges solides produites selon ce procédé ; leurs résultats montrent que ceux qui ont une teneur en solide plus élevée contiennent moins de Si libre, comme en témoigne l'augmentation de l'intensité des pics pour les phases a-SiC et b-SiC dans ces céramiques réfractaires.

Calsic® RB

Le carbure de silicium lié par réaction (RBSC) est un matériau céramique innovant, doté d'une résistance et d'une dureté exceptionnelles, tout en étant capable de résister à des températures extrêmes. Grâce à ces propriétés, le carbure de silicium lié par réaction constitue un excellent choix de matériau pour les garnitures de four, les joints mécaniques et les équipements de fabrication de semi-conducteurs.

Le SiC RB est généralement créé en mélangeant de la poudre de SiC avec du carbone et un plastifiant dans un moule, en cuisant pour éliminer le plastifiant et en infusant du silicium liquide ou en vapeur qui réagit avec le carbone pour former du carbure de silicium supplémentaire - il en résulte un produit haute performance extrêmement dense avec une excellente résistance à l'usure et à l'impact.

La composition, la morphologie et la taille des sources de carbone jouent un rôle énorme dans l'élaboration de la microstructure et des propriétés des céramiques RB SiC. D'une manière générale, une plus grande teneur en carbone dans la préforme entraîne une plus grande concentration de SiC RB dans la céramique finale. En outre, leur réactivité a également un impact sur ce processus : du graphite très réactif au carbone microsphérique moins réactif.

Le choix du type de carbure de silicium approprié à votre application dépend de l'utilisation prévue, notamment des exigences en matière de dureté, de densité et de résistance à la corrosion. Le carbure de silicium lié par nitrure et le carbure de silicium lié par réaction offrent tous deux des performances exceptionnelles dans les environnements difficiles.

Le carbure de silicium fritté (SSiC), produit par pressage et frittage, surpasse le SiC RB en termes de résistance et de dureté ; cependant, sa conductivité thermique est plus faible en raison de processus de frittage plus complexes nécessitant des températures de production beaucoup plus élevées ; en outre, il est plus coûteux en raison des méthodes de production complexes requises par ce matériau - ce qui rend certaines applications inadaptées à cette forme. Heureusement, Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories peut vous aider à sélectionner la céramique appropriée pour votre application grâce à notre gamme complète de produits résistants à l'usure de qualité industrielle, conçus spécifiquement pour répondre à des exigences particulières - appelez dès aujourd'hui pour plus d'informations ou pour obtenir de l'aide afin de choisir votre application !