Poudre de carbure de silicium

Le carbure de silicium est un matériau céramique non oxydé extrêmement dur, dont les propriétés de résistance sont similaires à celles du diamant. En outre, le carbure de silicium présente un faible coefficient de dilatation thermique et d'excellentes propriétés électriques et de résistance à la corrosion par rapport à ses homologues.

Washington Mills propose des grains et des poudres CARBOREX(r) dans une vaste sélection de tailles, de compositions chimiques et d'applications - telles que les abrasifs, les réfractaires, les agents de sablage, le rodage de composés, les finitions antidérapantes et le sciage à câble - qui se sont avérées populaires dans tous les secteurs d'activité.

Dureté

Le carbure de silicium (abrégé SiC) est un composé cristallin de silicium et de carbone extrêmement dur, produit synthétiquement. Il a été synthétisé pour la première fois en 1891 par l'inventeur américain Edward G. Acheson, par accident, en mélangeant un mélange d'argile avec du coke de pétrole en poudre, à l'aide d'une lampe à arc au carbone ordinaire comme système d'éclairage électrique dans un bol en fer avec une lampe à arc au carbone ordinaire comme source de lumière électrique ; Acheson a découvert des cristaux verts brillants connus sous le nom de carborundum, qui sont devenus connus sous le nom de carbure de silicium ou carbure de silicium (Carborundum).

Jusqu'en 1929, le carbure de bore était le plus dur des matériaux céramiques avancés, avec une dureté de Mohs de 9, proche de celle du diamant. En raison de sa dureté et de sa résistance, il constituait un abrasif idéal pour les meules et les outils de coupe ; en outre, sa résistance à des températures élevées en faisait un matériau idéal pour les réfractaires, les céramiques structurelles ou les applications électriques. En outre, ses propriétés électriques à des températures élevées font du carbure de bore un matériau très utile !

La céramique non oxydée Ceramica, qui peut résister à des environnements thermiques et mécaniques extrêmes, est utilisée dans des applications aussi diverses que les abrasifs, les pièces résistantes à l'usure pour les fours industriels et les moteurs de fusée (y compris les buses de filtre à gaz, les revêtements de chambre de combustion), les céramiques et les réfractaires. La céramique offre une excellente résistance aux attaques chimiques ainsi qu'une solidité à des températures plus élevées avec de faibles taux de dilatation thermique pour résister aux chocs violents.

La poudre de carbure de silicium se distingue parmi les matériaux réfractaires de haute technologie non oxydés en raison de sa polyvalence. Les formes macro sont généralement fabriquées en fondant des blocs bruts de type vert ou noir, avant d'être traitées avec des broyeurs Barmac ou Raymond, des ondes ultrasoniques ou un tamisage pour obtenir un produit microgranulaire.

Washington Mills crée des grains et des poudres CARBOREX(r) adaptés précisément à vos exigences en matière de taille, de composition chimique et de forme. Nos produits CARBOREX(r) peuvent être utilisés dans les opérations de rodage et de polissage de haute précision, le sciage du quartz, le sciage du quartz, le sciage du quartz, les produits abrasifs appliqués liés au quartz, le sablage sous pression (à sec ou à l'eau). Disponibles en plusieurs tailles de grains abrasifs conditionnés en sacs de 5 kg ainsi qu'en volumes plus importants sur demande.

Conductivité thermique

La poudre de carbure de silicium trouve de nombreuses utilisations industrielles grâce à sa combinaison de dureté, de conductivité thermique et de comportement semi-conducteur. Les applications comprennent les pièces résistantes à l'usure qui nécessitent une dureté et une résistance élevée à la traction, ainsi que les céramiques (telles que les réfractaires, les briques, les moufles, les supports de four et les rails de patins de four) qui nécessitent une résistance à la chaleur ainsi qu'une inertie chimique ; les équipements électriques qui nécessitent une conductivité thermique avec un faible coefficient de dilatation ; les applications dans les réacteurs nucléaires qui nécessitent de faibles sections transversales neutroniques ou une résistance aux dommages causés par les radiations - pour ne citer que quelques-unes de ses nombreuses utilisations !

Le carbure de silicium, un matériau inorganique non oxydé dont la température de fusion est d'environ 1500 degrés Celsius et qui est extrêmement difficile à comprimer ou à transformer en solides, est l'un des isolants les plus durs et les plus performants que l'on connaisse. Avec une surface semblable à celle du diamant et une densité comparable à celle-ci, le carbure de silicium a une densité extrêmement élevée, ce qui lui confère un grand potentiel en tant que matériau isolant.

La production de carbure de silicium à partir de matières premières implique la fusion de silicium fondu qui réagit avec le carbone pour former du SiC alpha. La microstructure produite est un cermet à matrice SiC avec de petits îlots isolés de silicium métal dur. Le produit final possède l'un des points de fusion les plus élevés parmi les matériaux semi-conducteurs - environ 11 GPa.

La densité relative du SiC augmente avec la teneur en additif C ; 5mol% C ont augmenté la densification à plus de 80,2wt%, proche de sa valeur théorique. Les images TEM des trois corps n'ont pas montré de C ou de Si non réagi dans les joints de grains ou les points triples, ce qui confirme notre conclusion selon laquelle le C ou le Si s'est dispersé dans les corps et s'y dissout.

Les conductivités thermiques en fonction de la température pour le SiC vierge, le Si ajouté et le C ajouté démontrent que la conduction thermique se produit via les phonons plutôt que via les électrons, comme le prévoit la loi de Wiedemann-Franz. Les valeurs élevées de conductivité thermique peuvent être attribuées à la qualité et à la pureté supérieures des cristaux ainsi qu'aux valeurs de densité relative des échantillons de 3C-SiC.

Résistance à la corrosion

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau inorganique constitué de polymorphes de carbone. Doté de caractéristiques physiques uniques, le carbure de silicium est utilisé depuis la fin des années 1800 comme abrasif et a depuis trouvé des applications dans toute une série de domaines en raison de ses performances supérieures dans les environnements à haute température.

La résistance à la corrosion dans des environnements complexes est une considération primordiale lors de la conception de composants céramiques, en particulier ceux fabriqués à partir de SiC. Les taux de corrosion dans ces environnements varient de faibles à élevés et réduisent considérablement la durée de vie en raison de l'augmentation des défauts de surface susceptibles de se rompre sous l'effet des contraintes mécaniques. Bien que de nombreux progrès aient été réalisés dans la compréhension du comportement à l'oxydation de l'alumine, de la zircone et d'autres céramiques dans des environnements simples, ces modèles ne décrivent pas avec précision les taux de corrosion et les taux de défaillance du SiC.

La corrosion du SiC dans des environnements complexes est encore aggravée par sa nature de matériau réfractaire contenant de faibles proportions de graphite, un conducteur électrique. Contrairement à d'autres réfractaires, le graphite réduit la résistance à la corrosion du SiC dans sa matrice.

Les recherches visant à améliorer la résistance à la corrosion du SiC ont exploré sa combinaison avec des métaux ayant des points de fusion plus bas ; le cuivre est souvent choisi, car il augmente la résistance aux chocs thermiques et à l'usure du SiC. Dans cette étude, un composite Cu-SiC avec 5 et 10% SiC a été créé à l'aide de la technologie de la métallurgie des poudres en utilisant le broyage à billes et des poudres frittées ; la microscopie électronique à balayage (MEB) et l'analyse dispersive en énergie des rayons X (EDAX) ont montré une distribution uniforme du SiC dans le Cu tandis que les essais au brouillard salin ont confirmé une résistance accrue à la corrosion par rapport à son prédécesseur.

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Résistance chimique

Le carbure de silicium est un matériau céramique non oxydé exceptionnel qui a de multiples applications dans l'industrie. Connu depuis longtemps pour son extrême dureté, le carbure de silicium est utilisé comme abrasif dans les meules et les outils de coupe, mais ses autres qualités telles que la résistance à la température, les faibles taux d'expansion, l'inertie chimique, la résistance à la corrosion et la résistance à l'usure le rendent inestimable dans de nombreux contextes industriels, de la production de revêtements réfractaires de fours aux pièces résistantes à l'usure que l'on trouve sur les moteurs modernes, telles que les tuyères de fusées ou les aubes de turbines à gaz.

Le carbure de silicium est fabriqué en chauffant du sable de quartz et du carbone (généralement du coke de pétrole) à des températures élevées dans un four à résistance, ce qui crée des cristaux de couleur verte ou noire en fonction des impuretés présentes. Après refroidissement et densification, ces grains peuvent être utilisés sous forme de poudre densifiée qui peut être combinée avec de la silice métallique pour produire des produits de carbure de silicium frittés et denses, ou recristallisée pour obtenir des composants plus grands.

La densité et la chimie de surface de la poudre de carbure de silicium jouent un rôle essentiel dans sa résistance à la corrosion par les acides oxydants tels que les acides sulfurique, nitrique et chlorhydrique. Ce phénomène est dû à une couche de SiO2 qui agit comme une barrière à l'oxygène et empêche la réaction directe entre une espèce attaquante et la surface du substrat. En fonction de la composition chimique des espèces attaquantes et des conditions de l'environnement de réaction, cette barrière d'oxyde peut soit s'éroder complètement, soit rester intacte et se reconstituer à partir de sources d'air telles que l'atmosphère.

La résistance à la corrosion des matériaux est déterminée par leur capacité à neutraliser une attaque en produisant une couche d'oxyde et en neutralisant toute attaque. Le silicium et le carbone peuvent former de fortes liaisons covalentes grâce au partage de paires d'électrons dans les orbitales hybrides sp3, ce qui rend le matériau résistant. Les applications réfractaires et céramiques bénéficient toutes deux du revêtement du carbure de silicium avec des couches d'oxyde protectrices pour une meilleure résistance à la corrosion.

L'inertie chimique et les autres propriétés du carbure de silicium en font un substitut approprié aux métaux tels que le nickel, le molybdène et le tungstène dans les applications d'usinage abrasif, où sa durabilité et sa stabilité le rendent essentiel. Le carbure de silicium fait également partie intégrante des équipements lapidaires modernes tels que les scies circulaires et les tours en raison de sa durabilité et de sa stabilité ; en outre, son extraordinaire stabilité lui a permis d'être utilisé dans des applications réfractaires telles que le revêtement des fours de fusion du cuivre, les revêtements des cuves de fusion, la coulée de laitier/sable des meubles de four tels que les meubles, les briques de contrôle des affaisseurs, les moufles à arc et les plaques et creusets en zinc des fours électriques.