Carburo di silicio in polvere

Il carburo di silicio è un materiale ceramico estremamente duro, non ossidato, con proprietà di resistenza simili a quelle del diamante. Inoltre, il SiC vanta un basso coefficiente di espansione termica ed eccellenti proprietà elettriche e di resistenza alla corrosione rispetto ai suoi simili.

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Durezza

Il carburo di silicio (abbreviato SiC) è un composto cristallino di silicio e carbonio estremamente duro, prodotto sinteticamente. Sintetizzato per la prima volta nel 1891 dall'inventore americano Edward G. Acheson per caso, mescolando una miscela di argilla con coke di petrolio in polvere, utilizzando una normale lampada ad arco di carbonio come sistema di illuminazione elettrica in una ciotola di ferro con una normale lampada ad arco di carbonio come fonte di luce elettrica; Acheson scoprì allora dei cristalli verdi brillanti noti come carborundum, che divennero noti come carburo di silicio o carbidi di silicio (Carborundum).

Fino al 1929 il carburo di boro era il più duro tra i materiali ceramici avanzati, con una durezza Mohs pari a 9, che si avvicina a quella del diamante. Grazie alla sua durezza e alla sua tenacità, era l'ideale per le mole e gli utensili da taglio; inoltre, la sua resistenza alle alte temperature lo rendeva un ottimo materiale da utilizzare nei refrattari, nelle ceramiche strutturali o nelle applicazioni elettriche. Inoltre, le sue proprietà elettriche a temperature elevate hanno reso il carburo di boro un materiale davvero molto utile!

La ceramica nonoxidea Ceramica, in grado di resistere ad ambienti termici e meccanici estremi, è utilizzata in applicazioni diverse come abrasivi, parti resistenti all'usura per forni industriali e motori a razzo (tra cui ugelli di filtri a gas, rivestimenti di camere di combustione), ceramiche e refrattari. La Ceramica offre un'eccellente resistenza all'attacco chimico, nonché una forza a temperature più elevate con bassi tassi di espansione termica per sopportare forti urti.

La polvere di carburo di silicio si distingue tra i materiali refrattari high-tech per la sua versatilità. Disponibile in forme macro e microgranulari con purezza diversa, le forme macro vengono solitamente prodotte fondendo blocchi grezzi di tipo Verde o Nero, prima di essere ulteriormente lavorati con macine Barmac o Raymond, onde ultrasoniche o setacciatura per ottenere un prodotto microgranulare.

Washington Mills crea grani e polveri CARBOREX(r) su misura per le vostre esigenze di dimensione, composizione chimica e forma. I nostri prodotti CARBOREX(r) possono essere utilizzati in operazioni di lappatura e lucidatura ad alta precisione, segatura di quarzo segatura di quarzo segatura di quarzo segatura di quarzo prodotti abrasivi rivestiti a pressione (a secco o a umido). Disponibili in diverse grane abrasive confezionate in sacchi da 5 kg e in volumi maggiori su richiesta.

Conduttività termica

La polvere di carburo di silicio trova molti impieghi industriali grazie alla sua combinazione di durezza, conduttività termica e comportamento semiconduttivo. Le applicazioni includono parti resistenti all'usura che necessitano di durezza ed elevata resistenza alla trazione, nonché ceramiche (come refrattari, mattoni checker, muffole, mobili per forni e guide di scorrimento per forni) che necessitano di resistenza al calore e inerzia chimica; apparecchiature elettriche che necessitano di conducibilità termica con basso coefficiente di espansione; applicazioni per reattori nucleari che necessitano di basse sezioni d'urto neutroniche o resistenza ai danni da radiazioni - solo per citare alcuni dei suoi numerosi usi!

Il carburo di silicio, un materiale inorganico non ossidato con una temperatura di fusione approssimativa di 1500 gradi centigradi ed estremamente difficile da comprimere o formare in forma solida, è uno dei più duri e migliori isolanti conosciuti dall'umanità. Caratterizzato da una superficie simile al diamante e da una densità paragonabile a quella del diamante, il carburo di silicio ha un peso specifico estremamente elevato che gli conferisce un grande potenziale come materiale isolante.

La produzione di carburo di silicio dalla materia prima prevede la fusione del silicio fuso che reagisce con il carbonio per formare SiC alfa. La microstruttura prodotta è un cermet a matrice SiC con piccole isole isolate di silicio metallico duro. Il prodotto finale vanta uno dei punti di fusione più elevati tra i materiali semiconduttori - circa 11 GPa.

La densità relativa del SiC aumenta con l'aumentare del contenuto di additivo C; 5mol% di C hanno aumentato la densificazione a oltre 80,2wt%, vicino al valore teorico. Le immagini TEM di tutti e tre i corpi non hanno mostrato C o Si non reagito nei confini dei grani o nei punti tripli, a sostegno della nostra conclusione che il C si è disperso nei corpi e si sta dissolvendo in essi.

Le conducibilità termiche in funzione della temperatura per il SiC incontaminato, aggiunto di C e aggiunto di Si dimostrano che la conduzione termica avviene tramite fononi piuttosto che tramite elettroni, come previsto dalla legge di Wiedemann-Franz. Gli elevati valori di conduttività termica possono essere attribuiti alla qualità e alla purezza dei cristalli e ai valori di densità relativa dei campioni di 3C-SiC.

Resistenza alla corrosione

Il carburo di silicio (SiC) è un materiale inorganico costituito da polimorfi del carbonio. Dotato di caratteristiche fisiche uniche, il SiC è stato utilizzato fin dalla fine del 1800 come abrasivo e da allora ha trovato applicazioni in diversi settori grazie alle sue prestazioni superiori in ambienti ad alta temperatura.

La resistenza alla corrosione in ambienti complessi è una considerazione primaria quando si progettano componenti ceramici, in particolare quelli realizzati con SiC. I tassi di corrosione in questi ambienti variano da piccoli a elevati e riducono significativamente la durata a causa dell'aumento dei difetti superficiali che potrebbero cedere sotto stress meccanico. Sebbene siano stati fatti molti progressi nella comprensione del comportamento di ossidazione di allumina, zirconia e altre ceramiche in ambienti semplici, tali modelli non descrivono accuratamente i tassi di corrosione e i tassi di guasto del SiC.

La corrosione del SiC in ambienti complessi è ulteriormente aggravata dalla sua natura di materiale refrattario contenente piccole proporzioni di grafite, un conduttore elettrico. A differenza di altri refrattari, tuttavia, la grafite riduce la resistenza alla corrosione del SiC nella sua matrice.

La ricerca per migliorare la resistenza alla corrosione del SiC ha esplorato la sua combinazione con metalli con punti di fusione più bassi; spesso viene scelto il rame, che aumenta la resistenza agli shock termici e all'usura del SiC. Per esplorare ulteriormente questo aspetto, in questo studio è stato creato un composito Cu-SiC con SiC 5 e 10% utilizzando la tecnologia della metallurgia delle polveri con macinazione a sfere e polveri sinterizzate; la microscopia elettronica a scansione (SEM) e l'analisi dispersiva dell'energia dei raggi X (EDAX) hanno mostrato una distribuzione uniforme del SiC all'interno del Cu, mentre i test in nebbia salina hanno confermato una maggiore resistenza alla corrosione rispetto al suo predecessore.

Washington Mills offre grani e polveri di carburo di silicio CARBOREX(r) personalizzati in base alle vostre esatte specifiche di dimensione, composizione chimica e forma per la lappatura e la lucidatura, per la segatura di lame al quarzo e per il rivestimento di abrasivi legati e rivestiti come carta vetrata o mezzi di sabbiatura. Contattateci ora per saperne di più o per effettuare un ordine della nostra linea di prodotti SIC neri o per effettuarne uno!

Resistenza chimica

Il carburo di silicio è un eccezionale materiale ceramico non ossidato con molteplici applicazioni nell'industria. Conosciuto da tempo per la sua estrema durezza, il carburo di silicio è stato a lungo utilizzato come abrasivo nelle mole e negli utensili da taglio, ma le sue altre qualità, come la resistenza alla temperatura, i bassi tassi di espansione, l'inerzia chimica, la resistenza alla corrosione e all'usura, lo rendono prezioso in molti contesti industriali, dalla produzione di rivestimenti refrattari per forni alle parti resistenti all'usura presenti nei motori moderni, come gli ugelli dei razzi o le pale delle turbine a gas.

Il carburo di silicio viene prodotto riscaldando sabbia di quarzo e carbone (solitamente coke di petrolio) ad alte temperature in un forno a resistenza, creando cristalli di colore verde o nero a seconda delle impurità presenti. Dopo il raffreddamento e l'addensamento, questi grani possono essere utilizzati sotto forma di polvere densificata che può essere combinata con la silice metallica per produrre prodotti in carburo di silicio sinterizzato denso, oppure ricristallizzata per ottenere componenti più grandi.

La densità e la chimica superficiale della polvere di carburo di silicio giocano un ruolo fondamentale nella sua resistenza alla corrosione da parte di acidi ossidanti come l'acido solforico, nitrico e cloridrico. Ciò avviene grazie a uno strato di SiO2 che agisce come barriera all'ossigeno e impedisce la reazione diretta tra una specie attaccante e la superficie del substrato. A seconda della composizione chimica delle specie attaccanti e delle condizioni ambientali di reazione, questa barriera di ossido può erodersi completamente o rimanere intatta e reintegrarsi da fonti di aria come l'atmosfera.

La resistenza alla corrosione dei materiali è determinata dalla loro capacità di passivare un attacco producendo uno strato di ossido e passivando qualsiasi attacco; il silicio e il carbonio possono formare forti legami covalenti grazie alla condivisione di coppie di elettroni negli orbitali ibridi sp3, rendendo il materiale resistente. Sia le applicazioni refrattarie che quelle ceramiche traggono vantaggio dal rivestimento del carburo di silicio con strati protettivi di ossido per migliorare la resistenza alla corrosione.

L'inerzia chimica e le altre proprietà del carburo di silicio lo rendono adatto a sostituire metalli come il nichel, il molibdeno e il tungsteno nelle applicazioni di lavorazione abrasiva, dove la sua durata e stabilità lo rendono essenziale. Il carburo di silicio è anche un componente integrale delle moderne attrezzature lapidarie, come seghe ad anello e torni, grazie alla sua durata e stabilità; inoltre, la sua straordinaria stabilità ha trovato impiego in applicazioni refrattarie come il rivestimento dei forni di fusione del rame, i rivestimenti dei serbatoi di fusione, la colata di scorie/sabbia dei mobili dei forni, come i mobili, i mattoni di controllo dei cestelli, le muffole ad arco e le piastre e i crogioli di zinco dei forni elettrici.