Cerámica de carburo de silicio

El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico no oxidado ideal para aplicaciones de alta temperatura, desde abrasivos y refractarios hasta sellos mecánicos y bombas, por sus propiedades de dureza, resistencia y resistencia al choque térmico. Las aplicaciones incluyen resistencia a la abrasión por desgaste; protección contra el choque térmico; resistencia a la corrosión química y durabilidad/resistencia a la flexión.

El rendimiento de las cerámicas de SiC depende en gran medida del método de sinterización elegido. El sinterizado a presión oscilatoria ofrece un método atractivo para producir material RB-SiC de alto rendimiento; sin embargo, la escalabilidad y el coste del proceso siguen siendo obstáculos para su comercialización.

Resistencia a altas temperaturas

El carburo de silicio es una cerámica no oxidada con una resistencia superior a la temperatura y al choque térmico. Compuesto de tetraedros de carbono y silicio, su estructura atómica única forma enlaces extremadamente fuertes dentro de su red cristalina, con una densidad de 3,20 g/mm3 y una dureza de 9,5 Mohs, la segunda tras el diamante y el nitruro de boro cúbico entre los materiales refractarios.

La resistencia y conductividad térmica del carburo de silicio lo convierten en un material ideal para usos industriales que requieren resistencia al calor, como maquinaria y piezas que deben soportar temperaturas considerables.

El Centro de Investigación Glenn de la NASA ha desarrollado tecnologías que utilizan fibras y matrices de SiC sin óxido para producir compuestos de matriz cerámica (CMC), que pueden utilizarse en aplicaciones estructurales de alta temperatura como los motores de turbina de gas. Sin embargo, los CMC tienden a ser frágiles, lo que restringe su uso potencial cuando se utilizan en aplicaciones que requieren una tensión mecánica repentina o tolerancia al choque térmico. Para superar esta limitación, se están investigando soluciones basadas en modelos analíticos físicos de resistencia a la fractura, temperatura de oxidación y tensión térmica residual.

Baja expansión térmica

La cerámica de carburo de silicio presenta un coeficiente de dilatación térmica extremadamente bajo, lo que significa que su estructura permanece constante a medida que cambia la temperatura, ideal para aplicaciones que requieren estabilidad a temperaturas elevadas.

Las cerámicas porosas de SiC son materiales muy apreciados por sus excelentes propiedades térmicas, químicas y mecánicas. Debido a estos atributos, estas cerámicas únicas son una opción excelente para aplicaciones industriales avanzadas en sectores como el petroquímico, el aeroespacial y el automovilístico.

La síntesis y fabricación de cerámicas porosas puede suponer un reto. Los métodos de preparación habituales incluyen el apilamiento de partículas, el uso de plantillas de sacrificio, el espumado directo y la réplica [[15], [16]].

La sinterización es esencial para crear cerámicas sic porosas resistentes, así que asegúrese de que su proveedor utiliza sinterización en atmósfera inerte para evitar la oxidación que podría deteriorar la densidad. Además, solicite la validación del CTE y el análisis microestructural como medidas de trazabilidad de los lotes; los proveedores establecidos ofrecerán informes de pruebas de materiales, así como contratos basados en el rendimiento vinculados directamente a las especificaciones del CTE.

Resistencia a la corrosión

La cerámica de carburo de silicio presenta una dureza excepcional, propiedades de expansión térmica y resistencia a la corrosión química, lo que la convierte en un material excelente para aplicaciones que requieren un rendimiento en entornos altamente corrosivos.

La corrosión es un reto constante en industrias como la metalúrgica, la química y la del petróleo y el gas, en las que materiales tradicionales como el metal pueden descomponerse debido a la exposición a productos químicos o medios abrasivos. La cerámica técnica, como la cerámica sic, ha demostrado ser más resistente a la corrosión y la erosión que sus homólogos metálicos o plásticos, por lo que ofrece un rendimiento a largo plazo en entornos difíciles.

RSIC, un sinterizado sin contracción de SiC de alta densidad, presenta una excelente resistencia al choque térmico y a la corrosión, así como una elevada resistencia a la oxidación para su uso en aplicaciones refractarias como boquillas de quemadores y tubos de llama, mobiliario de hornos de alta resistencia (vigas, rodillos y soportes) en la fabricación de porcelana, así como elementos calefactores resistivos eléctricos y encendedores de llama.

Alta durabilidad

El carburo de silicio (SiC) es uno de los materiales cerámicos avanzados más duros y ligeros que existen en la actualidad, y conserva sus propiedades mecánicas hasta los 1.400degC sin sufrir pérdidas significativas de resistencia.

Los tubos de SiC tienen una superficie extremadamente dura que los hace muy resistentes al ensuciamiento, lo que prolonga los tiempos de funcionamiento entre paradas de mantenimiento. Además, gracias a su estructura hermética, la mayoría de las reparaciones de intercambiadores de calor Umax pueden realizarse in situ sin una reducción significativa de la eficiencia.

El SiC es conocido por su excepcional durabilidad y resistencia a la corrosión química de ácidos y lejías. Junto con sus propiedades de baja expansión térmica y resistencia, estas cualidades hacen del SiC un material excelente para equipos de la industria química como molinos, expansores y boquillas.