Carburo di silicio legato alla reazione

Il carburo di silicio sinterizzato per reazione è un materiale ceramico estremamente resistente che offre un'eccezionale resistenza agli urti e all'usura, agli shock termici e agli attacchi chimici.

Le formulazioni a base di particelle porose di SiC e carbonio, una volta infiltrate con silicio liquido o gassoso, diventano autoleganti grazie alla reazione chimica tra il silicio e il carbonio. Il silicio reagisce con il carbonio formando ulteriori particelle di carburo di silicio che legano ulteriormente tra loro le particelle originali.

Alta resistenza

Il carburo di silicio legato per reazione (RBSiC) è un materiale ceramico estremamente resistente, che offre una resistenza chimica, una resistenza agli urti, una resistenza all’usura e una tolleranza agli shock termici superiori. Prodotto mediante infiltrazione di silicio fuso in preforme porose di carbonio o grafite, dove reagisce con il carbonio formando SiC, l’RBSiC, grazie alla sua resistenza superiore e all’elevata duttilità, è ideale per processi di formatura "near net" quali stampaggio, stampaggio a iniezione ed estrusione, consentendo la realizzazione di pezzi di grandi dimensioni con tolleranze ristrette.

La minore durezza dell’RB SiC rispetto al carburo di silicio sinterizzato ne facilita la lavorazione, rendendo più semplice che mai la progettazione e la realizzazione di componenti ingegnerizzati complessi in questo materiale, destinati a proteggere le attrezzature dall’abrasione e dagli urti, aumentando così sia la durata che la sicurezza. Inoltre, la sua resistenza agli shock termici e la capacità di riprendersi rapidamente da sbalzi di temperatura lo rendono una scelta eccellente per l’impiego in centrali elettriche, acciaierie, attività minerarie o in qualsiasi ambiente in cui le attrezzature debbano funzionare a temperature estreme.

L’RBSiC non solo vanta una resistenza superiore, ma si distingue anche per la sua eccezionale stabilità dimensionale e l’eccellente resistenza alla corrosione. Inoltre, l’RBSiC presenta un coefficiente di dilatazione termica estremamente basso e mantiene le proprie proprietà meccaniche anche a temperature elevate, rendendolo adatto a forni a tunnel, pompe per la fratturazione idraulica e altri impieghi industriali. Inoltre, questo materiale leggero può essere facilmente modellato in componenti di grandi dimensioni per applicazioni quali tenute meccaniche e strozzatori di controllo del flusso nelle operazioni minerarie.

Stabilità alle alte temperature

Le ceramiche in carburo di silicio ottenute mediante sinterizzazione reattiva sono in grado di resistere a temperature fino a 1350 °C senza subire variazioni dimensionali significative e presentano eccellenti proprietà di resistenza chimica, il che le rende ideali per applicazioni nel settore minerario quali cicloni, strozzatori per il controllo del flusso e componenti di grandi dimensioni soggetti a usura.

L’infiltrazione reattiva da fusione (RMI) delle preforme di carbonio consiste nell’infiltrarle con silicio liquido tramite il processo RMI. Nell’ambito di tale processo, il silicio liquido penetra nei pori per azione capillare e reagisce con il carbonio amorfo formando b-SiC. Le particelle di carbonio non reagite e il carbonio non reagito rimanenti vengono raffinati tramite carbonio multifase, riducendo ulteriormente la porosità e diminuendo la formazione di «isole» all’interno dell’RB-SiC nell’ambito della formazione di rete, con eccellenti tolleranze dimensionali.

Il carburo di silicio legato per reazione supera il carburo di silicio sinterizzato grazie alla maggiore conduttività termica e al minore coefficiente di dilatazione alle alte temperature, il che lo rende più adatto ad applicazioni in cui sono presenti vibrazioni, urti, abrasione o shock termici. Ciò rende il carburo di silicio legato per reazione la scelta ideale in ambienti quali le officine meccaniche industriali.

Il carburo di silicio ottenuto per sinterizzazione reattiva offre una resistenza superiore alla corrosione ad alta temperatura, nonché all’ossidazione passiva e attiva, rendendolo adatto alla produzione di componenti su larga scala grazie alla sua stabilità dimensionale, all’elevata resistenza meccanica, alla resistenza chimica e alla resistenza all’abrasione. Può essere facilmente modellato in varie forme e dimensioni. È particolarmente indicato per la produzione di componenti di grandi dimensioni e complessi grazie alla sua modellabilità.

Resistenza agli shock termici

Il carburo di silicio legato per reazione (RB SiC) offre un’eccellente resistenza agli shock termici, rendendolo adatto ad applicazioni in cui sono frequenti temperature estreme. Ciò è dovuto al suo basso coefficiente di dilatazione termica, il che significa che non si espande né si contrae in modo significativo quando esposto a rapidi sbalzi di temperatura. Inoltre, vanta uno dei valori di durezza più elevati tra i materiali tecnici, il che rende l’RB SiC incredibilmente resistente e tenace.

L’RB SiC offre un’ottima resistenza agli urti, il che lo rende una scelta eccellente per tenute meccaniche, rivestimenti per tubazioni, componenti meccanici, valvole di regolazione del flusso e componenti soggetti a forte usura nei settori minerario e dei macchinari pesanti. Viene prodotto iniettando silicio fuso in preforme porose di carbonio o grafite e facendo reagire il silicio con il carbonio per formare il carburo di silicio; forme e dimensioni possono essere personalizzate in base alle specifiche esigenze applicative.

She et al. hanno condotto una serie di prove sul carburo di silicio RB per valutarne la resistenza agli shock termici, analizzandone la resistenza alla flessione a quattro punti dopo l’esposizione a aumenti di temperatura dalla temperatura ambiente fino a 1.000 °C. I risultati hanno dimostrato che le sollecitazioni termiche hanno causato cedimenti all’interno delle ceramiche legate con fibre, con crepe che si propagavano tra gli elementi fibrosi e attraverso le loro interfacce; le fonti di carbonio utilizzate durante la sinterizzazione reattiva, quali il nerofumo o il carbonio grafitico microsferico a grana grossa, hanno determinato il comportamento del materiale.

Resistenza chimica

Il carburo di silicio legato per reazione (RB SiC) è un materiale ceramico ad alta densità dotato di eccellenti proprietà di resistenza agli attacchi chimici e alla corrosione, inclusi acidi, alcali e solventi, nonché resistenza ai danni da corrosione. Grazie al suo basso coefficiente di dilatazione, può essere modellato in numerose forme e dimensioni, tra cui tenute meccaniche, strozzatori per il controllo del flusso, pompe e componenti di grandi dimensioni soggetti a usura, comunemente utilizzati nelle applicazioni dei cicloni nel settore minerario.

Il carburo di silicio ottenuto mediante infiltrazione di silicio liquido o gassoso in preforme porose di carbonio o grafite è più resistente e presenta una stabilità termica superiore rispetto alle varietà sinterizzate. Di conseguenza, questa forma è ideale per applicazioni che richiedono livelli di durezza inferiori ma una maggiore stabilità termica.

I danni da corrosione alla ceramica SiC di RB sono minimi, grazie alla sua eccellente resistenza all’ossidazione, all’acido cloridrico, all’acido solforico, all’acido bromidrico e agli alcali forti. Inoltre, la sua bassa permeabilità contribuisce a garantirne un’eccezionale resistenza chimica.

Il carburo di silicio sinterizzato tende ad essere più costoso dell’RB SiC; tuttavia, può rivelarsi utile in applicazioni in cui sono accettabili bassi livelli di durezza ma è richiesta una maggiore stabilità termica. L’RB SiC offre una maggiore flessibilità di produzione, oltre ad essere più conveniente rispetto al carburo di silicio sinterizzato.