¿Es el carburo de silicio una cerámica?

El carburo de silicio, más comúnmente conocido como carborundo, ofrece una resistencia térmica superior y mantiene una alta resistencia mecánica a temperaturas que alcanzan los 1400degC. Además, su extrema dureza, resistencia a la fatiga y estabilidad química en entornos agresivos son sellos de excelencia para cualquier material.

El SiC fue sintetizado artificialmente por primera vez en 1891 por Edward Acheson, cuando descubrió pequeños cristales negros en una masa fundida de coque de petróleo y silicio calentada eléctricamente. Hoy en día, el SiC es uno de los materiales cerámicos de ingeniería más utilizados en aplicaciones mecánicas y químicas.

¿Qué es la cerámica?

El carburo de silicio, comúnmente conocido como carborundo, es un compuesto cristalino de silicio y carbono producido sintéticamente. Creado por el pensilvano Edward Acheson en 1891, el carburo de silicio se ha convertido en uno de los materiales cerámicos industriales más vitales, utilizado como abrasivo, aditivo del acero y cerámica estructural con muchas aplicaciones tecnológicas que van desde aditivo del acero a aplicaciones de cerámica estructural, ¡incluso rivalizando con el diamante en dureza! El carburo de silicio tiene una dureza de 9,0 en la escala de Mohs, un logro del que pocos materiales pueden presumir.

El SiC es una cerámica refractaria extremadamente duradera, que presenta una excelente resistencia tanto al ataque químico como a las altas temperaturas, formando una capa protectora de óxido de silicio a 1200 ºC que permanece estable hasta 1600 ºC. Debido a su resistencia extremadamente alta, bajo índice de expansión térmica, resistencia superior a la abrasión, bajo índice de expansión térmica y excelente resistencia contra fuerzas mecánicas como el blindaje de carrocerías o el esmerilado/fresado de materiales duros, es adecuado para muchas aplicaciones mecánicas exigentes, como el blindaje de carrocerías y el esmerilado/fresado de materiales duros.

Las cerámicas, a diferencia de los metales, son sólidos inorgánicos formados por elementos inorgánicos con cristalinidad y estructuras electrónicas únicas que proporcionan propiedades únicas en función de su composición y estructura. Su cristalinidad y estructura electrónica hacen que cada cerámica sea distinta; debido a esta característica y a las propiedades de enlace covalente, son excelentes aislantes térmicos y eléctricos.

El carburo de silicio es una cerámica refractaria extremadamente resistente con propiedades superiores de resistencia al choque térmico, lo que lo convierte en una opción excelente para componentes de vehículos eléctricos (VE). En particular, los frenos y embragues se benefician de la capacidad de este material para soportar altos niveles de calor sin experimentar grandes pérdidas estructurales, ya que resiste el desgaste por abrasión y disminuye significativamente los costes de desgaste. Además, sus propiedades superiores de aislamiento eléctrico reducen los requisitos de potencia del sistema y amplían significativamente la autonomía de la batería.

Los materiales cerámicos ofrecen la promesa de reducir la dependencia de los sistemas de refrigeración activos que añaden restricciones de peso, coste y capacidad a los vehículos eléctricos (VE). Además, este material cerámico permite que un VE funcione a tensiones y velocidades más altas, así como mejorar la eficiencia del sistema inversor.

El SiC tiene un punto de fusión y una dureza elevados que le permiten soportar las altas temperaturas que requieren los dispositivos eléctricos, lo que elimina la necesidad de costosos sistemas de refrigeración en los vehículos eléctricos, aumentando así significativamente la autonomía, la velocidad, la reducción de emisiones y el consumo de energía.

¿Qué es una cerámica no oxidada?

Las cerámicas de óxido, sin embargo, se forman mediante la unión química de dos elementos para producir un material sólido; las cerámicas de no óxido constan de un solo elemento. Las cerámicas de carburo de silicio, por ejemplo, consisten en tetraedros formados por átomos de silicio y carbono unidos dentro de una estructura de red cristalina que forman un material extremadamente duro y resistente a la abrasión, cualidades que han hecho del carburo de silicio una opción cada vez más popular para su uso como material cerámico refractario.

La cerámica de carburo de silicio puede fabricarse por varias vías. Uno de los métodos tradicionales consiste en sinterizar carburo de silicio en polvo fino para convertirlo en material sólido, utilizando un auxiliar de sinterización como el óxido de magnesio para obtener resultados satisfactorios.

Una forma de producir cerámica de carburo de silicio consiste en cocerla en un horno a altas temperaturas y, a continuación, someter el material a presión para conseguir productos finales más densos. Independientemente de su forma de producción, la cerámica de carburo de silicio presenta unas propiedades impresionantes, como la resistencia a la erosión, la abrasión y la corrosión, así como una elevada resistencia al módulo de Young (YMF) y tenacidad a la fractura (MPa * m 1).

La cerámica industrial de carburo de silicio ha sido venerada durante mucho tiempo por su incomparable capacidad para resistir la abrasión, la oxidación y la erosión, así como el choque térmico y la corrosión química, por lo que se utiliza popularmente en muchos campos, ya sea la automoción, la ingeniería mecánica, la industria química o la protección medioambiental y la tecnología espacial. Los productos refractarios fabricados con cerámica de carburo de silicio, como las toberas de los quemadores o los tubos de chorro, así como los componentes de las plantas de desulfuración de gases de combustión, también utilizan a menudo su versatilidad.

El carburo de silicio es uno de los materiales más duros conocidos por el hombre, sólo superado por el diamante y el nitruro de boro cúbico en términos de durabilidad. Esto hace que el carburo de silicio sea un material excelente para los materiales de protección balística cuando el ahorro de peso es un problema. Saint-Gobain es uno de los principales proveedores mundiales de productos y soluciones industriales de carburo de silicio; ofrece grados probados en la industria, así como ofertas a medida diseñadas para satisfacer los requisitos de áreas de aplicación específicas.

¿Qué es una cerámica refractaria?

Las cerámicas refractarias son materiales no oxidados con una resistencia excepcional a temperaturas elevadas, baja estabilidad química y características de dilatación térmica que las hacen adecuadas para aplicaciones exigentes como el aislamiento de hornos y estufas, componentes de sistemas de protección contra incendios y componentes de sistemas de escape de automóviles.

Los materiales refractarios pueden dividirse en dos grupos distintos: altamente porosos y monolíticos. Del primer grupo, las cerámicas de alúmina y sílice (AlSiO2) son uno de los ejemplos más frecuentes. Formadas por agregados de alúmina finamente molidos y unidos con aglutinante de arcilla, estas cerámicas se presentan en forma de ladrillos o bloques, pero también pueden venir preformadas como artesas, fuelles, revestimientos y crisoles preformados para procesos intensivos en calor como la fabricación de vidrio, la producción de acero y las centrales térmicas/eléctricas.

La cerámica de carburo de silicio es una de las cerámicas avanzadas más ligeras, duras y resistentes que existen, similar a las cualidades del diamante. Capaces de soportar altas temperaturas y los ataques químicos de ácidos y lejías, también son resistentes a la erosión y el desgaste, lo que las convierte en un material excelente para boquillas de pulverización y componentes de ciclones.

El carburo de silicio es un material extremadamente duro y popular utilizado en la fabricación de cerámica balística. Cuando se combina con carburo de boro o carburo de tungsteno forma la cerámica DuraShock, que proporciona un mayor rendimiento a la vez que ahorra peso.

Otros tipos de cerámica refractaria son la fibra de carburo de silicio y las fibras artificiales de aluminosilicato producidas mediante procesos similares a los de los productos de arcilla estructural y utilizadas para refractarios industriales como el revestimiento de hornos. Las fibras amorfas también pueden recortarse rápidamente para reparaciones si la abrasión o la erosión de los revestimientos se convierten en un problema, recortándose fácilmente a su tamaño con unas tijeras afiladas para reparaciones rápidas.

El refractario cerámico espumado se ha convertido en un material cada vez más popular para la producción de intercambiadores de calor. Su capacidad para calentarse eléctricamente lo hace ideal para separar líquidos corrosivos de gases portadores y condensar vapores a elevadas temperaturas de proceso, mientras que su baja presión, su gran superficie específica y su estructura especial de red espacial permiten mejorar la transferencia de calor.

¿Qué es una cerámica de alta temperatura?

El carburo de silicio, un material industrialmente duro compuesto por átomos de carbono y silicio, es un material excepcionalmente duro capaz de soportar temperaturas extremadamente altas. Su resistencia a la corrosión, la abrasión y la oxidación hace que este material sea adecuado para numerosas aplicaciones e industrias. Los procesos de sinterización crean estructuras sólidas densas con gran resistencia a la compresión y a la tracción, perfectas para su uso en hornos industriales u otras aplicaciones de alto rendimiento.

Edward Goodrich Acheson produjo carburo de silicio a mayor escala por primera vez en 1891 calentando juntos arcilla (silicato de aluminio) y coque en polvo en un cuenco de hierro para formar cristales azules conocidos como carborundo, utilizando posteriormente este material en técnicas de impresión de collagraph como planchas de impresión o muelas abrasivas en industrias de abrasivos.

La cerámica de espuma es una cerámica porosa avanzada que presenta una estructura de red tridimensional irregular. Este tipo de cerámica porosa presenta una elevada porosidad, una densidad relativa pequeña, una permeación selectiva de medios líquidos y gaseosos, propiedades de absorción de energía que resisten las fuerzas de impacto, propiedades térmicas, eléctricas, mecánicas y químicas que la hacen adecuada para aplicaciones de purificación de soluciones metálicas, al tiempo que elimina las inclusiones/impurezas no metálicas y mejora los índices de cualificación y las propiedades mecánicas de la aleación. La cerámica espumada se ha convertido en un candidato atractivo en aplicaciones de purificación de soluciones metálicas debido a estas propiedades, lo que la convierte en un candidato viable en aplicaciones de purificación de soluciones metálicas, ya que elimina eficazmente las inclusiones/impurezas no metálicas a la vez que aumenta los índices cualificados/las propiedades mecánicas de la aleación mediante el uso de este material cerámico.

La excelente estabilidad del carburo de silicio a altas temperaturas ha hecho que se utilice ampliamente en aplicaciones refractarias, como toberas de quemadores, tubos de chorro y de llama y revestimientos protectores para termopares de alto rendimiento. Además, la cerámica de carburo de silicio también se utiliza como parte de los procesos de tratamiento térmico de metales y aleaciones; por otra parte, también se ha convertido en un valioso material utilizado en propulsores de misiles, sistemas de blindaje de materiales compuestos con soporte cerámico, sistemas de protección balística, así como tratamientos térmicos de metales y aleaciones.

El carburo de silicio puede doparse de tipo n con nitrógeno y fósforo y de tipo p con berilio, boro o aluminio para alterar sus características semiconductoras y aumentar la conductividad metálica para aplicaciones electrónicas de alta potencia. Además, el carburo de silicio es el material clave para la producción de grafeno, que presenta notables propiedades físicas y químicas.