Productos de carburo de silicio

El carburo de silicio, también conocido como corindón o carborundo, es un compuesto químico duro formado por silicio y carbono que forma gemas como la moissanita.

El metaloide tiene una estructura cristalina estratificada que se presenta en diversas formas o polipos. Es insoluble en agua y alcohol y resistente a la mayoría de ácidos y álcalis.

Materiales abrasivos

El carburo de silicio es una de las sustancias más duras que se conocen, rivalizando en dureza con materiales como el diamante y el carburo de boro. Es un material abrasivo extremadamente duro y afilado que se utiliza para cortar, esmerilar y dar forma a metales, piedra y otros materiales, lo que lo convierte en una elección popular a la hora de crear muelas abrasivas y productos de papel de lija.

Los materiales abrasivos contienen granos largos y finos con puntas afiladas, ideales para cortar rápidamente metales, piedras y otros materiales duros sin dañar las superficies subyacentes. El carburo de silicio tiene una dureza de 9,1 en la escala de Mohs, lo que lo hace especialmente adecuado para lijar metales y otras sustancias duras.

Los materiales cerámicos son también muy duraderos y resistentes a temperaturas extremas, lo que los hace idóneos para su uso en sistemas de energía eléctrica y la gestión de los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos. Además, este material tiene la ventaja añadida de soportar las elevadas demandas de voltaje que se imponen a dichos motores.

Washington Mills produce una amplia gama de abrasivos sic negros de granos macro a micro y abrasivos en polvo submicrónicos CARBOREX que pueden resultar adecuados para aplicaciones que incluyen la fabricación de muelas abrasivas y abrasivos aglomerados/revestidos, refractarios, granallado de hierro/acero, rectificado libre, volteo de rocas con abrasivos antideslizantes, así como pulido de gemas y piedras. Estos materiales resultan útiles para muchos usos, como la fabricación de muelas abrasivas y abrasivos aglomerados/revestidos (muelas abrasivas), refractarios/granallado de hierro/acero, esmerilado libre/abrasivos antideslizantes/tumbling de rocas/pulido de gemas.

Este material abrasivo se produce fundiendo y enfriando dióxido de silicio bajo condiciones controladas en un reactor para formar cristales de carburo, que luego se sinterizan juntos en un material cerámico muy duro conocido como carborundo. Aunque se encuentra de forma natural como el raro mineral moissanita, la producción en masa de este polvo mineral natural comenzó en 1893 para su uso como abrasivo.

Herramientas de corte

El carburo de silicio se utiliza ampliamente en la fabricación de herramientas de corte para materiales metálicos y cerámicos. Gracias a su dureza superior y a su resistencia al desgaste, el carburo de silicio es un material excelente cuando se trabaja con materiales abrasivos que pueden astillarse durante el corte. Además, este material resistente al calor también evita la distorsión u oxidación de las herramientas fabricadas con este material y garantiza cortes más suaves en general. Además, las herramientas de corte de carburo de silicio presentan una buena lubricidad que permite realizar cortes más suaves.

El polvo de carburo de silicio se utiliza ampliamente en diversos procesos de mecanizado abrasivo, como el chorro de arena, el esmerilado y las operaciones de corte por chorro de agua. Además, este material sirve como aislante en los procesos de fabricación de vidrio y cerámica. Además, la fuerza y la resistencia al desgaste del carburo de silicio permiten realizar cortes limpios con un desperdicio mínimo de materias primas.

Las cerámicas de nitruro de silicio y sílice también pueden utilizarse en matrices de herramientas de corte por sus propiedades de herramienta de corte, y pueden combinarse con materiales de refuerzo en forma de bigote como la circonia, la itria, el carburo de titanio hafnio magnesia y el carburo de cromo para aumentar la tenacidad. Se moldean en forma de plaquitas antes de ser sinterizadas a presiones superiores a 4.000 psi para producir estas herramientas de corte.

Se han presentado patentes relacionadas con esta tecnología. Una de las patentes describe un proceso de producción de cerámica abrasiva mediante la mezcla de carburo de silicio y alúmina, y su posterior sinterización. Esta mezcla produce un material cerámico duro pero más duradero que su estado original, que puede utilizarse para crear herramientas de corte que se emplean en diversas operaciones de mecanizado, como torneado, fresado y mandrinado.

Materiales resistentes al calor

El carburo de silicio (SiC) es un compuesto inorgánico formado por silicio (Si) y carbono (C). Aunque es raro en la naturaleza, el carburo de silicio se ha producido con éxito mediante una reacción electroquímica entre arena y partículas de carbono a altas temperaturas. Su gran dureza, buena resistencia al calor, excelente conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas y dilatación térmica limitada hacen del carburo de silicio un candidato ideal para su uso en materiales refractarios.

Polvo cerámico de carburo de silicio Cuando se mezcla con otros materiales, el polvo cerámico puede producir productos diseñados para funcionar en entornos de altas temperaturas y mecánicamente exigentes. Las aplicaciones del polvo cerámico van desde los abrasivos de gran dureza por sus propiedades anticorrosivas; la estabilidad térmica en refractarios/cerámicas/ceramitas por sus propiedades de estabilidad térmica/alta resistencia al calor; hasta la electrónica, donde su alta conductividad térmica se une a la compatibilidad química, como se ve a continuación.

Materiales refractarios

Los refractarios de carburo de silicio se utilizan para proteger los equipos de las altas temperaturas y las cargas pesadas asociadas a los procesos industriales, como la fabricación de vidrio. Por ejemplo, en la fabricación de vidrio ayudan a proteger las paredes de los hornos y las muflas de las intensas temperaturas de cocción. Los refractarios de carburo de silicio también se utilizan como piezas resistentes al desgaste en aplicaciones de la industria química, como tuberías revestidas y estranguladores de control de flujo.

Está hecho de carburo de silicio reforzado con fibra de carbono (CFRC), un material extremadamente resistente pero ligero y duradero que suele encontrarse en las pastillas de freno de los coches de alto rendimiento, así como en el blindaje Chobham y en las placas cerámicas de los chalecos antibalas.

La escala de dureza de Mohs clasifica el SiC con un 9 en su escala de dureza, lo que lo hace más duro que el diamante y el carburo de boro. La dureza del SiC le confiere una excelente resistencia a la abrasión y al desgaste, así como propiedades anticorrosivas que lo hacen duradero a largo plazo. Además, su rigidez y sus propiedades de baja expansión térmica le permiten soportar altos niveles de tensión, lo que lo convierte en una elección popular en aplicaciones como las muelas abrasivas.

Materiales resistentes al desgaste

El carburo de silicio presenta una durabilidad física excepcional y es capaz de funcionar bajo presión a temperaturas muy elevadas, sin agrietarse bajo tensión. Además, su inercia química le permite soportar productos químicos extremadamente agresivos, como álcalis y sales fundidas, al tiempo que ofrece resistencia frente a perturbaciones electromagnéticas y radiaciones.

Los revestimientos cerámicos de carburo de silicio aglomerado por reacción (ZPC) son una opción ideal para aplicaciones que requieren un rendimiento excepcional a temperaturas elevadas, proporcionando una excelente resistencia a la erosión y la abrasión, junto con ventajas de reducción de costes a largo plazo en comparación con los revestimientos cerámicos o metálicos. Los revestimientos de ZPC tienen unos costes de mantenimiento significativamente menores y ofrecen tiempos de funcionamiento más prolongados, lo que convierte al ZPC en el material preferido en muchos casos.

Se sabe que el SiC resiste el desgaste tribológico (desgaste debido a la fricción entre materiales), dependiendo tanto de su distribución granulométrica como de la presencia de granos de fase de refuerzo dentro de las estructuras abrasivas. Además, la resistencia del SiC al agrietamiento frágil es significativamente mayor que la de otras cerámicas estructurales.

El SiC sinterizado unido por reacción ofrece una resistencia superior a la abrasión, una expansión térmica moderada y una resistencia excepcional a la corrosión, cualidades ideales para su uso en codos cerámicos, tuberías de revestimiento y revestimientos de canaletas utilizados en aplicaciones de fundición de metales no férreos, así como para el revestimiento de boquillas de chorro de arena y bombas de agua de automoción.

La sinterización del SiC aglomerado por reacción es una serie de procesos de fabricación que producen un cuerpo verde compuesto por polvo de carburo de silicio mezclado con aglutinante plástico, como nitruro de boro o carbono, que luego se comprime, extrude o moldea por inyección para formar productos cerámicos. La sinterización permite que el carburo de silicio y el aglutinante se fusionen durante su proceso de sinterización y ofrezcan una mayor resistencia a las altas temperaturas y a la abrasión que las aleaciones o metales tradicionales.

Materiales para altas temperaturas

El carburo de silicio (SiC) es uno de los materiales cerámicos más duros y resistentes al calor, que se encuentra de forma natural en la moissanita. Desde 1893 se produce en masa como polvo sintético abrasivo que, desde entonces, se sinteriza para formar cerámicas estructurales avanzadas de alto rendimiento. El SiC se utiliza en industrias como la producción de herramientas de corte y el rectificado de semiconductores y metales ferrosos; su excepcional dureza también lo convierte en un abrasivo muy eficaz para aplicaciones de rectificado y pulido.

El SiC es un material ideal para aplicaciones de alta temperatura, ya que presenta un módulo de Young de más de 400 GPa y mantiene una resistencia a la flexión de 25 ºC hasta su punto de fusión del silicio (1410 ºC). El SiC resiste bien la corrosión, la abrasión, la erosión y el desgaste por fricción, además de ser insensible a ácidos como el fosfórico, el sulfúrico y el nítrico, lo que lo convierte en el material preferido en plantas químicas, oleoductos y otros entornos industriales.

La unión por reacción o la sinterización, que alteran en gran medida la microestructura de los productos finales de SiC. El SiC aglomerado por reacción se produce infiltrando compactos de carbono y silicio con silicio líquido que se infiltra en los compactos para formar más SiC. Mientras tanto, el SiC sinterizado se forma utilizando polvo de carburo de silicio puro con coadyuvantes de sinterización sin óxido mediante técnicas convencionales de conformado de cerámica.

Ambas formas ofrecen una excelente maquinabilidad, alta conductividad térmica y bajos índices de dilatación térmica. Además, ambos materiales soportan temperaturas extremas sin deformarse, lo que los hace idóneos para reactores nucleares, instalaciones de procesamiento petroquímico, aplicaciones aeroespaciales, componentes de motores, cierres mecánicos y bombas.