Cerâmica de carbeto de silício

O carbeto de silício (SiC) é um material cerâmico não óxido ideal para aplicações em altas temperaturas, desde abrasivos e refratários até selos mecânicos e bombas, devido às suas propriedades de dureza, força e resistência a choques térmicos. As aplicações incluem resistência à abrasão por desgaste, proteção contra choque térmico, resistência à corrosão química e durabilidade/resistência à flexão.

O desempenho das cerâmicas de SiC depende muito do método de sinterização escolhido. A sinterização por pressão oscilatória oferece um método atraente para produzir material RB-SiC de alto desempenho; no entanto, a escalabilidade e o custo do processo continuam sendo obstáculos para a comercialização.

Resistência a altas temperaturas

O carbeto de silício é uma cerâmica não óxida com resistência superior à temperatura e ao choque térmico. Composto de tetraedros de carbono e silício, sua estrutura atômica exclusiva forma ligações extremamente fortes dentro de sua estrutura cristalina, com densidade de 3,20 g/mm3 e dureza de 9,5 Mohs, ficando atrás apenas do diamante e do nitreto cúbico de boro entre os materiais refratários.

A resistência e a condutividade térmica do carbeto de silício o tornam um material ideal para usos industriais que exigem resistência ao calor, como máquinas e peças que precisam suportar temperaturas elevadas.

O Glenn Research Center da NASA desenvolveu tecnologias que usam fibras e matrizes de SiC sem óxido para produzir compostos de matriz cerâmica (CMC), que podem ser usados em aplicações estruturais de alta temperatura, como motores de turbina a gás. No entanto, os CMCs tendem a ser frágeis, o que restringe seu uso potencial quando aplicados em aplicações que exigem estresse mecânico repentino ou tolerância a choques térmicos. Para superar essa limitação, modelos analíticos baseados na física de resistência à fratura, temperatura de oxidação e estresse térmico residual estão sendo pesquisados como soluções.

Baixa expansão térmica

A cerâmica de carbeto de silício apresenta um coeficiente de expansão térmica extremamente baixo, o que significa que sua estrutura permanece constante à medida que as temperaturas mudam - ideal para aplicações que exigem estabilidade em temperaturas elevadas.

As cerâmicas porosas de SiC são materiais altamente desejáveis devido às suas propriedades térmicas, químicas e mecânicas superiores. Devido a esses atributos, essas cerâmicas exclusivas são uma excelente opção para aplicações industriais avançadas em setores como petroquímico, aeroespacial e automotivo.

A síntese e a fabricação de cerâmicas porosas podem ser desafiadoras. Os métodos comuns de preparação incluem empilhamento de partículas, uso de modelo sacrificial, formação direta de espuma e réplica [[15], [16]].

A sinterização é essencial para criar cerâmicas sic porosas fortes, portanto, certifique-se de que seu fornecedor use sinterização em atmosfera inerte para evitar a oxidação que poderia deteriorar a densidade. Além disso, solicite a validação de CTE e a análise microestrutural como medidas de rastreabilidade do lote; os fornecedores estabelecidos oferecerão relatórios de testes de materiais, bem como contratos baseados em desempenho vinculados diretamente às especificações de CTE.

Resistência à corrosão

A cerâmica de carbeto de silício apresenta dureza excepcional, propriedades de expansão térmica e resistência à corrosão química, o que a torna um excelente material para ser usado em aplicações que exigem desempenho em ambientes altamente corrosivos.

A corrosão é um desafio constante em setores como o de processamento de metais, químico e de petróleo e gás, em que os materiais tradicionais, como o metal, podem se decompor devido à exposição a produtos químicos ou à mídia abrasiva. As cerâmicas técnicas, como a cerâmica sic, provaram ser superiores à resistência à corrosão e à erosão do que suas contrapartes de metal ou plástico, proporcionando, assim, um desempenho de longo prazo em ambientes adversos.

O RSIC, um sinterizado sem retração de SiC de alta densidade, apresenta excelente resistência a choques térmicos e à corrosão, bem como alta resistência à oxidação para uso em aplicações refratárias, como bicos de queimadores e tubos de chama, móveis de fornos para serviços pesados (vigas, rolos e suportes) na fabricação de porcelana, bem como elementos de aquecimento resistivos elétricos e ignitores de chama.

Alta durabilidade

O carbeto de silício (SiC) é um dos materiais cerâmicos avançados mais duros e leves disponíveis atualmente, mantendo suas propriedades mecânicas até 1.400degC sem sofrer perdas significativas de resistência.

Os tubos de SiC apresentam uma superfície extremamente dura que os torna altamente resistentes a incrustações, prolongando o tempo de operação entre as paradas para manutenção. Além disso, sua estrutura rígida significa que a maioria dos reparos do trocador de calor Umax pode ser concluída no local, sem redução significativa da eficiência.

O SiC é conhecido por sua excepcional durabilidade e resistência à corrosão química por ácidos e lixívias. Juntamente com suas propriedades de baixa expansão térmica e resistência, essas qualidades fazem do SiC uma excelente opção de material para equipamentos do setor químico, como moinhos, expansores e bicos.