Uso y aplicaciones del carburo de silicio

El carburo de silicio (SiC) es uno de los materiales más duros que se conocen. Aunque algunas fuentes naturales contienen pequeñas cantidades, la mayor parte del SiC utilizado hoy en día se produce sintéticamente.

Los no óxidos cerámicos se emplean desde hace tiempo en aplicaciones que exigen un rendimiento térmico y mecánico exigente, como los abrasivos; en refractarios, debido a su estabilidad y alto punto de fusión; y en electrónica de semiconductores.

Abrasivo

La dureza del carburo de silicio lo convierte en un excelente material abrasivo, y los fabricantes suelen moldear estructuras de grano angular en granalla para utilizarla en maquinaria con el fin de eliminar el óxido y preparar superficies para aplicaciones de pintura o revestimiento. El grano de carburo de silicio también puede prensarse en bandas de lijado duraderas para un uso a largo plazo.

Las boquillas y muelas de carburo de silicio también son extremadamente duraderas, resistentes al desgaste y a los costes de mantenimiento, duran más que otros tipos de granalla y ayudan a reducir los costes de mantenimiento.

El carburo de silicio, con su combinación de rigidez, bajo coeficiente de dilatación térmica y buena conductividad, es un material ideal para fabricar espejos y lentes para telescopios. El carburo de silicio se ha utilizado en numerosos telescopios, como el telescopio espacial Herschel y el observatorio por satélite Gaia. Washington Mills produce carburo de silicio CARBOREX en varios tamaños y composiciones químicas para satisfacer diversas aplicaciones, como el chorreado abrasivo, los abrasivos revestidos, la cerámica, las muelas abrasivas, los usos refractarios y metalúrgicos.

Refractario

El carburo de silicio puede encontrarse en productos diseñados para funcionar en entornos exigentes tanto térmica como químicamente, incluidos los refractarios. Los refractarios utilizan carburo de silicio porque tiene propiedades aislantes superiores, además de ser resistente a los choques térmicos y a la exposición química, lo que lo hace adecuado para altas temperaturas, choques térmicos, exposición a la corrosión y otros factores a la hora de seleccionar un material refractario ideal para su aplicación. La selección de un refractario óptimo requiere tener en cuenta factores como las condiciones medioambientales, el intervalo de temperaturas y otras consideraciones antes de tomar una decisión de selección: ¡la selección de un refractario ideal puede ayudarle a garantizar que su proyecto cumpla los requisitos!

Los ladrillos refractarios de carburo de silicio recristalizado se utilizan ampliamente en instalaciones de generación de energía como revestimiento interior de crisoles y cucharas de fundición de metales, ayudando a garantizar la calidad de las piezas fundidas al soportar altas temperaturas y ciclos térmicos en los procesos de las centrales eléctricas.

El refractario de carburo de silicio CUMIFRAC ofrece una excelente resistencia al choque térmico y a los productos químicos. Es resistente al ataque de la escoria y a la erosión de la llama, lo que lo convierte en un material de elección en entornos industriales como centrales eléctricas, incineradoras de residuos y hornos de cemento. Moldeable en formas complejas a un coste asequible, el refractario de carburo de silicio CUMIFRAC es una opción atractiva.

Semiconductor

El carburo de silicio, o SiC, es un compuesto cristalino extremadamente duro formado por silicio y carbono con la fórmula química SiC. Cuando se muele en polvo puede combinarse para formar cerámicas duras utilizadas como abrasivos industriales, materiales refractarios, láminas de teflón para bombas y motores de cohetes, frenos de automóviles, placas cerámicas para chalecos antibalas o sustrato de diodos emisores de luz. El carburo de silicio natural sólo existe en raras ocasiones como piedra preciosa moissanita; toda la producción comercial se basa en versiones sintéticas.

Los dispositivos de carburo de silicio cuentan con una amplia banda de separación que les permite manejar tensiones mucho más altas que los dispositivos de silicio estándar, lo que los convierte en una excelente opción para su uso en circuitos de conmutación de potencia de alto voltaje como los IGBT y los MOSFET. Sin embargo, el dimensionamiento correcto del carburo de silicio para una aplicación suele requerir la experiencia de un integrador de sistemas.

Vehículos eléctricos

Los semiconductores de carburo de silicio (también denominados materiales de banda prohibida ancha) ofrecen rigidez y rendimiento térmico para facilitar diseños más finos y compactos en la electrónica de potencia de un vehículo eléctrico.

IDTechEx, una empresa de estudios de mercado, informa de que los dispositivos de alimentación de carburo de silicio son cada vez más comunes en los vehículos eléctricos (VE), sobre todo a medida que la industria pasa de sistemas de baterías de 400 voltios a sistemas de 800 voltios. Por ello, es probable que el carburo de silicio se utilice más en cargadores de a bordo y convertidores CC-CC.

El carburo de silicio ofrece diseños más eficientes que los dispositivos basados en silicio debido a su mayor capacidad de frecuencia de conmutación, pero la selección de las variantes de material adecuadas y el cumplimiento de los requisitos de diseño requieren una experiencia especial. Aptiv está especialmente cualificado como integrador de sistemas para facilitar la adopción de la tecnología de carburo de silicio en aplicaciones de automoción como la carga a bordo y los convertidores CC-CC.