Carburo de silicio aglomerado con nitruro

El carburo de silicio aglomerado con nitruro (NBSC) es un material indispensable en la ciencia de los materiales, con unas propiedades térmicas, mecánicas y químicas ideales que permiten la eficiencia, la durabilidad y el rendimiento en aplicaciones de ingeniería. Su amplia aplicación ha convertido al NBSC en un referente de la industria.

La resistencia al desgaste del NBSC es mayor en suelos ligeros con granos de arena sueltos, donde su resistencia al desgaste puede alcanzar 1,2 veces la de los aceros especiales para proyectos de construcción o nueve veces mayor que la soldadura de relleno en suelos pesados.

Resistencia a altas temperaturas

El carburo de silicio ligado con nitruro puede conservar su resistencia e integridad estructural a temperaturas elevadas gracias a la unión segura que se forma entre sus granos y las partículas de nitruro, y a la mejora de la conductividad térmica que proporciona esta fase, lo que en última instancia ayuda a reducir las pérdidas de energía al ofrecer un mejor control térmico de las líneas eléctricas.

La excepcional resistencia a la temperatura del carburo de silicio aglomerado con nitruro lo convierte en un candidato ideal para aplicaciones que exigen materiales que soporten una exposición prolongada a niveles de calor extremos, como en aplicaciones que implican un contacto prolongado con superficies calientes. El carburo de silicio aglomerado con nitruro también tiene mayor capacidad que otros materiales para resistir la oxidación a temperaturas más altas, lo que significa una mayor protección contra la corrosión en entornos oxidantes.

Se demostró que el carburo de silicio ligado con nitruro presentaba una extraordinaria resistencia al desgaste abrasivo en diferentes condiciones de suelo durante las pruebas de desgaste abrasivo, comparable a la de los aceros utilizados habitualmente para fabricar piezas que trabajan en masa de suelo, como los tipos de acero Fe-Cr-Nb para soldadura de relleno y 38GSA, pero superior sólo contra el desgaste abrasivo por impacto en condiciones de suelo ligero.

La resistencia al desgaste del carburo de silicio aglomerado con nitruro se ve reforzada por su muy baja porosidad y su superficie dura, al tiempo que presenta una excepcional resistencia al choque térmico que permite rápidas fluctuaciones de temperatura sin agrietarse ni fracturarse. Por ello, el carburo de silicio con aglomerante de nitruro es un material excelente para piezas de altos hornos como la panza, el bosh o el tuyere, que requieren una gran resistencia al desgaste.

Dureza extrema

El carburo de silicio es uno de los materiales más duros conocidos por el hombre. Es muy resistente al desgaste y a la abrasión por partículas duras, lo que lo hace ideal para su uso como material resistente a la abrasión en proyectos de construcción. Además, el carburo de silicio posee una excelente estabilidad química y resistencia térmica a altas temperaturas, así como fuertes propiedades de resistencia a los ácidos que lo hacen adecuado para soluciones resistentes a los ácidos.

El carburo de silicio enlazado con nitruro (NBSiC) se crea mediante un proceso conocido como "nitruración". Una mezcla de polvo de carburo de silicio y compuestos que contienen nitrógeno, como el nitruro de silicio o el amoníaco, se calienta a altas temperaturas en un entorno rico en nitrógeno; esto hace que reaccione con el silicio que se encuentra en los granos de SiC, creando una capa de unión invisible entre los granos llamada nitruro de silicio que los une formando un material denso y mecánicamente resistente.

La resistencia al desgaste del carburo de silicio ligado con nitruro depende de la distribución granulométrica de los granos del suelo. Su eficacia en suelos ligeros es especialmente impresionante, donde su índice de desgaste es mucho menos intenso que el de las piezas de acero especial para trabajar la masa del suelo e incluso menor que el de las soldaduras de relleno de C+ Cr+ Nb.

El NBSiC destaca por su coeficiente de fricción excepcionalmente bajo, que le permite reducir las necesidades de carga al mover una cantidad determinada de material, al tiempo que conserva energía y ahorra costes en el proceso. Esta propiedad hace del NBSiC un excelente material refractario adecuado para la producción de hierro y acero, la fundición de metales no férreos, la fabricación de maquinaria, la incineración de residuos y otras industrias.

Excelente resistencia al desgaste

El carburo de silicio es un material de ingeniería excepcionalmente duro, con un índice Mohs cercano al del diamante, lo que le confiere una gran resistencia al desgaste, a los ácidos y álcalis, resistencia al choque térmico, bajo peso específico y excelente resistencia al choque térmico, lo que lo hace adecuado para su uso en aplicaciones de alta temperatura.

Los resultados del ensayo de desgaste demostraron que el carburo de silicio aglomerado con nitruro sinterizado presenta excelentes propiedades de desgaste y es muy resistente al agrietamiento frágil en masas de suelo abrasivas. El desgaste más intenso se produjo en suelos ligeros con granos sueltos de arena que arañaban sus superficies de fricción; su resistencia al desgaste en suelos medios y pesados fue significativamente superior a la del acero XAR 600 o la soldadura de relleno F-61, tanto en términos de resistencia al desgaste como de ahorro de costes.

Los ladrillos de carburo de silicio con aglomerante de nitruro presentan una excepcional resistencia al desgaste y a la abrasión, lo que los convierte en una excelente elección como materiales de revestimiento de hornos. Su excelente resistencia al desgaste hace que los ladrillos NBSC sean adecuados para la fundición de hierro y acero, así como para la fundición de metales no ferrosos, la fabricación de maquinaria y las industrias de incineración de residuos como materiales para hornos de alta temperatura; se utilizan como revestimientos del cuerpo, la cintura y la panza del alto horno, respectivamente. Además, estos fuertes ladrillos resisten la corrosión de ácidos, álcalis y diversos metales fundidos Los ladrillos NBSC presentan una extraordinaria resistencia a la corrosión de los ácidos, al tiempo que permanecen extremadamente estables y ofrecen propiedades de conductividad térmica junto con resistencia a temperaturas superiores a los 1.000 grados C.

Químicamente inerte

El carburo de silicio aglomerado con nitruro es químicamente inerte, lo que lo hace resistente a la corrosión incluso a altas temperaturas, un atributo que lo hace especialmente deseable en aplicaciones como las paredes laterales de las cubas de fusión de aluminio, las chimeneas inferiores de los altos hornos y el mobiliario de los hornos.

La resistencia a la corrosión del NB SiC viene determinada por la reacción química entre el nitruro de silicio y las partículas de carburo de silicio. Durante el proceso de cocción, se forma una película de nitruro de silicio sobre las partículas sólidas de carburo de silicio; aunque esto puede servir para detener algunas reacciones, normalmente no es así, ya que los huecos y las grietas ofrecen oportunidades para que el gas nitrógeno penetre en estas películas y reaccione con el silicio sólido o líquido a través de reacciones.

En cada etapa del proceso de reacción-sinterización, las partículas de nitruro de silicio que rellenan los huecos entre los granos gruesos de los granos de carburo de silicio son rellenadas por partículas de nitruro de silicio para disminuir la porosidad y aumentar la densidad, lo que conduce a una menor porosidad y a un aumento de la densidad al tiempo que aumenta el peso debido al efecto de volumen positivo de la Reacción 1 tres; también contribuye el aumento de las concentraciones de nitruro de silicio (Figura 11a).

El carburo de silicio aglomerado con nitruro no sólo presenta propiedades mecánicas superiores, sino también una estabilidad térmica y una resistencia a la oxidación excepcionales, cualidades que lo hacen adecuado para su uso en una amplia gama de condiciones de aplicación, incluida la producción de herramientas de corte, cojinetes, boquillas, así como elementos refractarios en la metalurgia del cobre, motores de turbinas de gas y producción de muebles para hornos.