Arena de carburo de silicio

El carburo de silicio es un compuesto cristalino de silicio y carbono producido sintéticamente y extremadamente duro. Las variedades friable (verde) y regular (negra) de este material pueden producirse calentando arena de sílice con carbono, normalmente coque de petróleo, en un horno abierto llamado "Acheson".

Los granos afilados hacen que esta herramienta sea adecuada para lijar fácilmente vidrio, plástico y tableros de fibra de densidad media con una presión mínima; sin embargo, los materiales más duros como el metal o la madera pueden necesitar un trabajo adicional para lograr una acción de corte completa. Además, sus granos afilados también pueden utilizarse para pulir piezas de automóviles, eliminar el óxido de los suelos de madera, repintarlos y desbarbar superficies metálicas.

Dureza

El carburo de silicio (SiC) es un material abrasivo extremadamente duro, con una puntuación de 9 en la escala de Mohs. Para crearlo, se combinan arena de sílice, coque de petróleo y otros materiales y se calientan en un horno de resistencia para formar polvo de SiC que luego puede utilizarse en diversas aplicaciones, incluido el granallado abrasivo.

La arena de carburo de silicio tiene granos abrasivos afilados y duros que le permiten cortar vidrio, plásticos, tableros de fibra de densidad media y metales con una ligera presión. Lamentablemente, sus granos frágiles se desgastan más rápido que los abrasivos de óxido de aluminio en superficies más duras debido a sus bordes más estrechos, que provocan un desgaste más rápido y requieren una sustitución más frecuente que otros abrasivos.

Las arenas de carburo de silicio con base de roca y de sílice fundida se presentan en varios tamaños de grano para satisfacer diferentes aplicaciones, y ambos tipos presentan una alta resistencia a la abrasión y al choque térmico, así como valores de resistencia, tenacidad a la fractura y coeficiente de expansión térmica. La arena de carburo de silicio con base de roca suele ser la opción más rentable cuando se trata de proyectos de granallado; las aplicaciones de corte y rectificado también pueden utilizar este material.

La arena de carburo de silicio de sílice fundida tiene mayor resistencia que el abrasivo a base de roca, pero es menos flexible. Además, presenta menor tenacidad a la fractura y resistencia al choque térmico que la arena de alúmina fundida, lo que la hace más adecuada para aplicaciones de abrasión más exigentes, como el corte por chorro de agua y el esmerilado fino.

Los granos de carburo de silicio son más duros y afilados que los de óxido de aluminio, por lo que son adecuados para superficies duras como vidrio, mármol, metal, piedra, fibra de vidrio y algunos plásticos. Además, el carburo de silicio funciona bien grabando materiales blandos como preparación para la aplicación de capas de acabado. Desgraciadamente, el carburo de silicio no funciona bien en metales de acero o acero inoxidable, mientras que el óxido de aluminio sí lo hace, lo que lo convierte en la opción abrasiva más deseable en la mayoría de las aplicaciones de granallado.

Fragilidad

El carburo de silicio es un material quebradizo con granos estrechos, duros y afilados que lo hacen menos duradero en comparación con el óxido de aluminio; por tanto, se romperá y desgastará más rápidamente que su homólogo de óxido de aluminio. Por este motivo, el carburo de silicio suele trabajar junto con el óxido de aluminio en diversos trabajos de chorreado como parte de un emparejamiento alternativo; por ejemplo, lijando en bruto con aluminio antes de cambiar al carburo de silicio para las fases de acabado de los proyectos.

El carburo de silicio ocupa el tercer lugar en la escala de dureza de Mohs, por detrás del diamante y el carburo de boro. Debido a esta propiedad, el carburo de silicio es un componente atractivo en muelas abrasivas y otros productos abrasivos; además, funciona bien en entornos de altas temperaturas por su resistencia a las reacciones químicas, su bajo coeficiente de expansión térmica y sus fuertes propiedades de resistencia.

El carburo de silicio se presenta en dos polimorfos principales: alfa y beta. El carburo de silicio alfa se forma a temperaturas superiores a 1700 ºC con una estructura cristalina hexagonal similar a la wurtzita, mientras que el beta se forma a temperaturas más bajas con una estructura cristalina de zinc blenda. Ambas formas de carburo de silicio tienen numerosas aplicaciones; sin embargo, la beta tiende a utilizarse más debido a sus propiedades blandas.

El carburo de silicio verde se crea calentando arena de sílice con fuentes de carbono, como el coque de petróleo, a altas temperaturas en un horno de resistencia. Esto crea granos cristalinos de color verde y negro; el negro se debe a las impurezas, mientras que el verde tiene un mayor grado de pureza.

El lijado de chapas y maderas duras densas es sólo uno de los muchos proyectos en los que este abrasivo demuestra su eficacia, proporcionando una superficie lisa a diversos tipos de madera. Además, su uso resalta su verdadera belleza, revelando piezas refinadas y pulidas por igual.

La arena de carburo de silicio no debe utilizarse en todos los metales, especialmente los blandos como el hierro fundido o el acero, aunque algunos metales duros como el acero inoxidable podrían funcionar. Además, la arena de carburo de silicio es excelente para lijar fibra de vidrio, cerámica y materiales compuestos, ya que está disponible tanto en seco como en húmedo en varios tamaños de grano.

Propiedades abrasivas

El papel de lija de carburo de silicio es uno de los mejores abrasivos disponibles, con una dureza y una resistencia al calor excepcionales. Perfecto para revitalizar muebles de madera o imprimar superficies para la aplicación de pintura, el papel de lija de carburo de silicio siempre debe incluirse como parte de su arsenal.

Los abrasivos de carburo de silicio se diferencian de otros abrasivos en que no se desafilan con el desgaste, lo que ayuda a mantener acabados superficiales uniformes durante más tiempo. Su exclusiva estructura de grano presenta bordes de corte afilados y segmentos redondeados que ayudan a descomponer el material más rápidamente y a cortar a mayor profundidad sin sobrecalentarse, lo que hace que esta inversión sea rentable para todas sus necesidades de lijado.

Las propiedades abrasivas de la arena de carburo de silicio se derivan de su composición química, que contiene altas concentraciones de silicio. Como tal, esta materia prima es valorada por las industrias de la metalurgia, los refractarios y los abrasivos; las muelas abrasivas, los abrasivos de papel y las telas pueden beneficiarse del bajo coeficiente de expansión térmica del carburo de silicio y los fuertes ataques ácidos pueden soportar entornos difíciles más fácilmente que la mayoría de los demás.

El carburo de silicio (SiC) se produce mediante un proceso de horno Acheson que utiliza arena de sílice y fuentes de carbono como el coque de petróleo, con una coloración verde y negra en función de los niveles de pureza. Una vez enfriado, el carburo de silicio se somete a un proceso de clasificación que lo divide en diferentes tamaños de grano para su uso en abrasivos.

La arena de carburo de silicio se utiliza ampliamente como parte de los abrasivos revestidos para aplicaciones de lijado de madera, incluidos los procesos de acabado o revestimiento de la madera. Sus granos finos la hacen eficaz para preparar materiales de madera para los retoques finales antes del acabado o revestimiento; sus cualidades antioxidantes también le permiten eliminar el óxido de los metales; eliminar los restos de las superficies de piedra antes de darles forma, así como sus cualidades abrasivas la hacen adecuada para grabar vidrio mientras los artistas crean patrones en otros materiales con ella. En comparación con el óxido de aluminio, la arena de carburo de silicio proporciona resultados más duraderos y uniformes que sus competidores, como el óxido de aluminio; su durabilidad ofrece acabados más uniformes en general.

Aplicaciones

La arena de carburo de silicio tiene muchos usos en carpintería. Funciona especialmente bien para alisar superficies rugosas, eliminar óxido y preparar la madera para teñirla o pintarla, y también se utiliza a menudo para desbarbar metal y lijar bordes de vidrio. Aunque es más quebradiza que los abrasivos de óxido de aluminio, la arena de carburo de silicio puede ayudar a pulir componentes y piezas metálicas abrillantando sus superficies.

Debido a sus propiedades duras y afiladas, los abrasivos de carburo de silicio constituyen una solución ideal para cortar materiales duros como piedra, metal, corcho, vidrio y plástico con poca presión en comparación con los abrasivos de óxido de aluminio, aunque sus granos afilados como cuchillas pueden microfracturarse con más frecuencia.

El aluminio se utiliza desde hace mucho tiempo como elemento de dispositivos semiconductores, incluidas las matrices desnudas, los diodos Schottky discretos y los MOSFET de potencia. Debido a su mayor resistencia a las altas tensiones que otros materiales semiconductores, el aluminio se utiliza especialmente en inversores de baterías de vehículos eléctricos y sistemas de sensores.

El carburo de silicio verde puede producirse calentando arena de sílice (SiO2) con fuentes de carbono como el coque de petróleo en un horno Acheson a altas temperaturas, produciendo cristales de color negro o verde en función de su pureza.

Los abrasivos de carburo de silicio negro y verde se emplean a menudo en muelas abrasivas para materiales duros y quebradizos como aleaciones de titanio, mármol y aleaciones de carburo de tungsteno. Además, este material es capaz de rectificar metales no férreos como la cerámica. Debido a su mayor dureza que el carburo de tungsteno, resulta ideal para el rectificado de acero y otros materiales duros, ¡incluso para frenos de automóviles y placas cerámicas de chalecos antibalas!

El carburo de silicio existe de forma natural como el raro mineral moissanita y se produce en masa desde 1893 como abrasivo y otras aplicaciones industriales. También pueden cultivarse grandes cristales individuales mediante el método Lely para aplicaciones de corte de gemas; esta forma de carburo de silicio se conoce a menudo como carborundo.