Pièces en carbure de silicium

Le carbure de silicium, communément appelé SSiC, est un matériau dur et chimiquement inerte utilisé dans diverses applications, notamment les buses de sablage et les meules.

Le carbure de silicium peut être usiné à l'état vert ou biscuit ; toutefois, pour obtenir des tolérances précises, il doit d'abord être fritté et traité à l'aide de processus de rectification au diamant coûteux.

Résistance aux températures élevées

Le carbure de silicium est un matériau céramique inerte et chimiquement dur qui présente une grande tolérance à la température. Il reste solide même à des températures allant jusqu'à 1400 degrés Celsius tout en étant très résistant aux chocs thermiques et aux acides/alcalins/sels fondus.

Depuis qu'Acheson a inventé la production moderne de carbure de silicium en 1891, la production moderne de SiC consiste à mélanger de l'argile avec du coke en poudre. Une fois combiné, ce mélange est comprimé autour d'un conducteur de carbone dans un four à résistance électrique où le courant électrique le traverse pour que les atomes de carbone et de silicium s'unissent pour former des cristaux de SiC.

L'extrême dureté du carbure de silicium l'a rendu populaire dans les produits abrasifs tels que le papier de verre, les meules et les outils de coupe. En outre, le carbure de silicium peut également être utilisé comme revêtement réfractaire pour les fours industriels, ainsi que comme pièces résistantes à l'usure dans les pompes et les moteurs de fusée.

Les semi-conducteurs en carbure de silicium sont depuis longtemps un élément important des dispositifs électroniques. Leur résistance à la haute tension est 10 fois supérieure à celle du nitrure de gallium et ils sont particulièrement performants lorsqu'ils fonctionnent à 1000 V ou plus.

La polyvalence du carbure de silicium lui permet d'avoir de nombreuses autres utilisations. Sa capacité de mise en forme lui permet d'être utilisé pour fabriquer des gilets pare-balles, des revêtements céramiques appliqués aux pièces de machines telles que les freins et les embrayages afin de réduire la friction et de prolonger leur durée de vie, ainsi que comme matériau pour les miroirs de certains des plus grands télescopes astronomiques, dont le diamètre peut atteindre 3,5 m ! La technologie de dépôt chimique en phase vapeur permet de produire des miroirs d'une excellente réflectivité et d'une grande rigidité à partir de carbure de silicium utilisé comme matériau pour les miroirs !

Résistance à la corrosion

Le carbure de silicium (SiC) est très résistant aux composés acides, alcalins et chimiques ainsi qu'aux températures élevées, ce qui permet de l'utiliser dans des industries telles que la métallurgie, les abrasifs et les réfractaires. La résistance à la corrosion du SiC est due à une couche d'adsorption formée à sa surface qui absorbe l'oxygène pour le protéger de la pénétration à l'intérieur et des attaques chimiques. Sa grande dureté, son faible coefficient de dilatation thermique et ses bonnes caractéristiques de ténacité améliorent encore sa résistance à la corrosion.

Le carbure de silicium à grosses mailles, couramment utilisé pour graver et nettoyer les pièces métalliques, a la capacité de graver ses surfaces en profondeur tout en éliminant les contaminants qui s'y trouvent. Ce procédé fait partie intégrante du processus de remise à neuf, car il permet de restaurer le métal dans son état d'origine. Les industries de restauration utilisent également la surface rigide du carbure de silicium à grosses mailles, qui crée des stries sur les pièces afin de permettre une adhésion plus rapide de la peinture.

Le carbure de silicium lié par réaction (RB SiC) et le carbure de silicium infiltré (SSiC) sont deux des types de produits de carbure de silicium les plus fréquemment fabriqués, tous deux obtenus par infiltration de poudre de carbure de silicium pur avec des adjuvants de frittage non oxydés, puis par frittage à très haute température. Les deux matériaux offrent une résistance chimique : Le SiC RB est particulièrement résistant aux acides phosphorique, sulfurique et nitrique, tandis que le SSiC offre une protection chimique plus élevée, notamment contre les acides phosphorique, sulfurique et nitrique, tout en résistant aux solutions de chlorure de sodium et de nitrate de magnésium.

Haute résistance

Le carbure de silicium (SiC) est l'un des matériaux céramiques avancés les plus légers, les plus durs et les plus résistants actuellement disponibles sur le marché. Il possède des propriétés impressionnantes telles qu'une bonne résistance à l'abrasion, une inertie chimique, une résistance à haute température et une compatibilité avec les garnitures mécaniques qui le rendent approprié pour les garnitures mécaniques, les roulements, les paliers, les buses de soufflage, etc.

Le SiC est un matériau synthétique obtenu par réaction du silicium avec le carbone dans des fours à arc électrique ou par infiltration à haute pression, produisant un matériau exceptionnel résistant à la corrosion et à l'oxydation, capable de supporter des environnements à haute température tout en restant solide et résistant.

Le SiC est un cristal cubique dont la liaison tétraédrique lui confère une dureté et une résistance exceptionnelles. Il est également polymorphe, c'est-à-dire que les différentes formes présentent des empilements différents d'atomes de silicium et de carbone.

Le carbure de silicium se distingue des matériaux céramiques par une résistance à la traction exceptionnellement élevée grâce à ses liaisons covalentes qui lui permettent de résister à l'abrasion et aux chocs. Il est également l'un des rares matériaux capables de résister à une exposition à des températures élevées sans subir de dégradation de sa résistance.

La haute résistance à la traction du carbure de silicium le rend approprié pour les garnitures mécaniques et les roulements qui exigent de faibles taux d'usure avec des caractéristiques de frottement supérieures, y compris la compression ainsi que les forces de flexion ou de torsion. Par conséquent, le carbure de silicium constitue un choix de matériau très fiable avec une résistance inégalée à la compression ainsi qu'aux forces de flexion ou de torsion - ce qui le rend hautement recommandé.

Les pièces en SiC peuvent résister à l'abrasion, à l'érosion et à la corrosion dans toute une série d'applications ; le SiC peut résister à tous les milieux abrasifs des réacteurs chimiques et au pompage des boues d'huile dans les usines pétrolières sans subir d'usure importante.

Haute résistance à l'usure

Le carbure de silicium est l'un des matériaux les plus durs et les plus résistants jamais créés. Sa structure cristalline comprend des proportions égales d'atomes de silicium et de carbone liés les uns aux autres par des liaisons tétraédriques ; cette configuration de liaison unique se traduit par des propriétés exceptionnelles de résistance mécanique, de résistance à l'usure et de résistance à l'abrasion.

Les manchons internes en céramique de carbure de silicium ont la capacité de résister à des températures extrêmes et à l'abrasion sans se fissurer, sont chimiquement inertes et présentent un faible coefficient de dilatation thermique - des qualités qui en font un excellent choix pour les composants qui doivent fonctionner de manière fiable dans des environnements difficiles tels que les fours industriels. Les manchons internes en céramique de carbure de silicium peuvent être utilisés comme revêtements réfractaires dans les fours industriels, ainsi que comme buses de brûleur, tubes de jet et tubes de flamme utilisés par les brûleurs, ou encore comme bagues de glissement ou roulements dans les applications de broyage.

Le carbure de silicium fritté entièrement dense est un matériau idéal pour résister aux fluides hostiles à haute température. Pour le produire, la poudre de carbure de silicium pur doit être infiltrée avec des adjuvants de frittage non oxydés avant d'être compactée et mise en forme, tandis que différents liants peuvent être utilisés lors de la mise en forme des pâtes de pressage isostatique à froid. En outre, l'ajout de graphite dans le frittage du carbure de silicium permet de produire des pièces composites aux performances tribologiques et aux propriétés lubrifiantes améliorées.

En raison de leur dureté et de leur difficulté d'usinage, les composants en carbure de silicium nécessitent un meulage et un polissage de précision avec des grains de diamant afin de respecter des tolérances précises pour une fabrication et des essais efficaces (détection des fuites, essais de fissuration et essais de pression). L'équipe de Junty a des années d'expérience dans la fabrication de composants en carbure de silicium ; nos ingénieurs peuvent vous aider à sélectionner la qualité appropriée à votre application ou conception unique.

Haute précision

Le carbure de silicium (SiC) est le deuxième matériau le plus dur après le diamant et le carbure de bore, ce qui en fait le matériau idéal pour les pièces exposées à l'usure. En outre, le carbure de silicium offre une résistance à la corrosion ainsi qu'une grande stabilité thermique avec une dilatation thermique minimale - des qualités qui en ont fait un choix populaire dans les environnements de fabrication de semi-conducteurs.

Le SiC est disponible sous différentes formes, chacune offrant un ensemble de caractéristiques distinctes qui permettent aux ingénieurs de sélectionner le matériau le mieux adapté à une tâche ou à une application donnée. Par exemple, la rigidité du SiC en fait un matériau approprié pour le montage de sous-systèmes de véhicules spatiaux, tandis que sa grande résistance aux vibrations et aux températures élevées en fait un matériau fiable.

Le SiC peut également être utilisé dans des applications de production d'énergie, notamment pour l'isolation et les composants de bougies d'allumage qui doivent résister à des températures et à des courants électriques extrêmes. Le SiC est capable de résister à des températures élevées et à des champs électriques sans succomber à la conduction électrique par des interstices ou des fissures ; sa composition dense réduit également le poids pour une utilisation dans des applications à haute tension telles que la recharge rapide des véhicules électriques.

Matmatch tient à jour des listes de plus de 60 producteurs et fabricants de matériaux et produits SiC dans le monde, qui proposent diverses formes de ce matériau, telles que des céramiques relativement impures fabriquées avec des cristallites de SiC liées par un liant ou des plaquettes monocristallines extrêmement pures. De nombreux producteurs disposent également d'installations dédiées au traitement du SiC selon les spécifications des clients ; par exemple, l'installation d'Elkem Processing Services (EPS) à Liège, en Belgique, fournit des produits SiC personnalisés, adaptés spécifiquement aux commandes des clients ; elle s'approvisionne en SiC brut, le prépare selon des paramètres spécifiques, puis l'emballe avant de l'expédier.