O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material extremamente duro e dur\u00e1vel, com excepcional resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, resist\u00eancia ao desgaste e condutividade t\u00e9rmica, al\u00e9m de servir como um material semicondutor eficaz.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio sinterizado oferece muitas propriedades atraentes que o tornam adequado para aplica\u00e7\u00f5es de veda\u00e7\u00e3o, incluindo in\u00e9rcia qu\u00edmica, estabilidade em altas temperaturas e um baixo coeficiente de expans\u00e3o.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio (SiC), um p\u00f3 preto-acinzentado a verde ou um material cinza s\u00f3lido, \u00e9 quimicamente inerte, resistindo \u00e0 corros\u00e3o em ambientes agressivos. Al\u00e9m disso, a densidade do SiC o torna menos denso que os materiais cer\u00e2micos, mas mais denso que alguns metais; devido a essas caracter\u00edsticas f\u00edsicas, o SiC \u00e9 ideal para aplica\u00e7\u00f5es sujeitas a altas tens\u00f5es t\u00e9rmicas, mec\u00e2nicas e el\u00e9tricas.<\/p>\n
A estrutura cristalina prim\u00e1ria do SiC \u00e9 hexagonal, com unidades tetra\u00e9dricas compactadas e covalentemente unidas por liga\u00e7\u00f5es covalentes. Como seus \u00e1tomos constituintes t\u00eam valores de eletronegatividade semelhantes, os el\u00e9trons compartilhados, em vez de transferidos, formam liga\u00e7\u00f5es covalentes entre os \u00e1tomos de sil\u00edcio e de carbono, que formam liga\u00e7\u00f5es covalentes dentro de cada tetraedro, formando sua parte central, criando estruturas polit\u00edpicas com v\u00e1rias propriedades qu\u00edmicas e el\u00e9tricas.<\/p>\n
Em geral, o Si-C \u00e9 resistente a altas temperaturas, embora em temperaturas muito altas sua estrutura tetra\u00e9drica possa sofrer mudan\u00e7as de fase devido \u00e0 oxida\u00e7\u00e3o, formando filmes de SiO2 que reduzem a condutividade t\u00e9rmica e aumentam o ponto de fus\u00e3o; essas camadas de filme podem precisar ser removidas para expor sua forma tetra\u00e9drica original e restaurar a ductilidade do material.<\/p>\n
As propriedades dur\u00e1veis e a baixa taxa de expans\u00e3o do SiC fazem dele uma escolha popular para componentes cer\u00e2micos encontrados em fornos industriais, trocadores de calor, motores de foguete e dispositivos semicondutores. As cer\u00e2micas refrat\u00e1rias e estruturais fabricadas com SiC tamb\u00e9m encontraram ampla aplica\u00e7\u00e3o; sua dureza faz dele um importante abrasivo usado em rebolos e ferramentas de corte; serve como material essencial em revestimentos refrat\u00e1rios de fornos industriais, bem como em pe\u00e7as resistentes ao desgaste de bombas e motores de foguetes - e at\u00e9 mesmo forma componentes-chave na miss\u00e3o bepiColombo da Europa para Merc\u00fario!<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio ligado por rea\u00e7\u00e3o (RB SiC) \u00e9 um material multif\u00e1sico composto de sil\u00edcio met\u00e1lico 7-15% e carbono n\u00e3o reagido, cuja densidade o torna adequado para aplica\u00e7\u00f5es em altas temperaturas, onde sua resist\u00eancia \u00e0 oxida\u00e7\u00e3o e \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o o torna particularmente valioso. O SiC ligado por rea\u00e7\u00e3o est\u00e1 dispon\u00edvel comercialmente, o que torna esse tipo de SiC facilmente mold\u00e1vel em v\u00e1rios formatos e tamanhos.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um composto excepcionalmente est\u00e1vel e um dos materiais mais duros conhecidos. Com alta resist\u00eancia qu\u00edmica e condutividade t\u00e9rmica, o carbeto de sil\u00edcio \u00e9 uma excelente op\u00e7\u00e3o para o processamento industrial de produtos qu\u00edmicos agressivos, mas tamb\u00e9m \u00e9 inerte at\u00e9 altas temperaturas, tem baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica e funciona como um semicondutor - propriedades que o tornam adequado para aplica\u00e7\u00f5es t\u00e3o variadas quanto ferramentas de corte, materiais estruturais (coletes \u00e0 prova de balas), pe\u00e7as automotivas (discos de freio), para-raios, materiais de espelho em telesc\u00f3pios astron\u00f4micos etc.<\/p>\n
O SiC \u00e9 um cristal hexagonal compactado, composto de tetraedros centrados em \u00e1tomos de sil\u00edcio ou carbono, conectados por meio de liga\u00e7\u00f5es covalentes ou liga\u00e7\u00f5es simples, respectivamente. O SiC \u00e9 classificado como um semicondutor de banda larga; como tal, os el\u00e9trons precisam de mais energia para entrar em sua banda de condu\u00e7\u00e3o do que seria necess\u00e1rio em condutores met\u00e1licos como o cobre; essa propriedade torna o SiC uma solu\u00e7\u00e3o inestim\u00e1vel de remo\u00e7\u00e3o de calor, essencial para a maioria dos dispositivos eletr\u00f4nicos.<\/p>\n
Essa subst\u00e2ncia \u00e9 inerte, est\u00e1vel e n\u00e3o inflam\u00e1vel - caracter\u00edsticas que destacam sua estabilidade e in\u00e9rcia - com um coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica extremamente baixo. O s\u00f3lido ou p\u00f3 cinza a preto-acinzentado n\u00e3o emite cheiro e pesa significativamente menos do que a maioria das cer\u00e2micas ou metais, embora ainda seja mais denso do que eles.<\/p>\n
Os m\u00e9todos modernos de fabrica\u00e7\u00e3o de compostos de s\u00edlica-carbono envolvem a mistura de areia de s\u00edlica pura com carbono na forma de coque mo\u00eddo em um forno el\u00e9trico e a submiss\u00e3o ao calor intenso e \u00e0 corrente el\u00e9trica por v\u00e1rios dias; as temperaturas podem chegar a 2.500degC durante esse processo.<\/p>\n
Com esse m\u00e9todo, \u00e9 poss\u00edvel fabricar v\u00e1rias composi\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, como a-SiC e b-SiC, ambas com amplas aplica\u00e7\u00f5es em eletr\u00f4nica. Os pol\u00edmeros fabricados por esse processo tamb\u00e9m podem ser adaptados especificamente para uso eletr\u00f4nico, dopando-os com impurezas - uma etapa essencial em processos de fabrica\u00e7\u00e3o como esse. O B-SiC oferece uma tens\u00e3o de ruptura menor do que o a-SiC, mas tem maior mobilidade de el\u00e9trons.<\/p>\n
A composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica do carbeto de sil\u00edcio permite que ele forme um material robusto com altas classifica\u00e7\u00f5es de dureza Mohs (pr\u00f3xima \u00e0 do diamante), propriedades t\u00e9rmicas e in\u00e9rcia qu\u00edmica, o que o torna adequado para muitas aplica\u00e7\u00f5es que exigem resist\u00eancia a altas temperaturas e resist\u00eancia contra corros\u00e3o e ataques qu\u00edmicos. Essas qualidades tornam o carbeto de sil\u00edcio ideal para aplica\u00e7\u00f5es que tamb\u00e9m exigem resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.<\/p>\n
O SiC \u00e9 \u00fanico porque a liga\u00e7\u00e3o entre os \u00e1tomos de sil\u00edcio e carbono \u00e9 covalente, e n\u00e3o i\u00f4nica, devido \u00e0s suas eletronegatividades semelhantes, resultando no compartilhamento de el\u00e9trons entre os \u00e1tomos, e n\u00e3o na transfer\u00eancia completa, como aconteceria com as liga\u00e7\u00f5es i\u00f4nicas. Essa estrutura \u00e9 respons\u00e1vel por sua excepcional resist\u00eancia, bem como pela toler\u00e2ncia a altas temperaturas.<\/p>\n
A produ\u00e7\u00e3o de carbeto de sil\u00edcio ligado por rea\u00e7\u00e3o \u00e9 uma das v\u00e1rias maneiras de produzir carbeto de sil\u00edcio, com essa abordagem produzindo material multif\u00e1sico contendo part\u00edculas de carbeto de sil\u00edcio de grau refrat\u00e1rio mantidas juntas com material de matriz cer\u00e2mica e conhecidas como Reactive Bonded SiC (RB SiC) por seu fabricante, contendo entre 7-15% de sil\u00edcio met\u00e1lico, dependendo do fabricante. O SiC ligado por reatividade \u00e9 amplamente utilizado em muitas aplica\u00e7\u00f5es em que suas propriedades refrat\u00e1rias s\u00e3o necess\u00e1rias, desde revestimentos de fornos at\u00e9 produtos resistentes ao desgaste.<\/p>\n
A liga\u00e7\u00e3o por hidr\u00f3xido, um novo processo inovador usado para produzir SiC, oferece v\u00e1rias vantagens em rela\u00e7\u00e3o aos m\u00e9todos mais tradicionais para a produ\u00e7\u00e3o desse material, incluindo a capacidade de ligar o carbeto de sil\u00edcio a materiais como safira e alum\u00ednio.<\/p>\n
A dureza inerente e a resist\u00eancia a altas temperaturas do carbeto de sil\u00edcio permitem que ele tenha muitos usos industriais ben\u00e9ficos, sendo a retifica\u00e7\u00e3o, o brunimento e o corte por jato de \u00e1gua apenas alguns exemplos de suas muitas aplica\u00e7\u00f5es. Como tem excepcional resist\u00eancia ao desgaste, tamb\u00e9m se tornou popular no trabalho lapid\u00e1rio moderno devido \u00e0 sua durabilidade. Al\u00e9m disso, devido \u00e0s suas propriedades el\u00e9tricas, como alta condutividade t\u00e9rmica e comportamento semicondutor, ele faz parte de elementos de aquecimento el\u00e9trico, como termistores e varistores, e tamb\u00e9m \u00e9 usado na fabrica\u00e7\u00e3o de tijolos xadrez, muflas e m\u00f3veis de forno para fornos de alta temperatura, al\u00e9m de turbinas a g\u00e1s e geradores de vapor.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio, mais comumente chamado de carborundum, apresenta uma combina\u00e7\u00e3o excepcional de propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas que o tornam um material extremamente robusto, usado em uma s\u00e9rie de aplica\u00e7\u00f5es em ambientes de alta temperatura, alta tens\u00e3o e abrasivos. Sua insolubilidade em \u00e1gua ou em outros solventes \u00e9 muito importante para sua resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, enquanto sua excelente resist\u00eancia mec\u00e2nica, resist\u00eancia a altas temperaturas e resist\u00eancia a choques t\u00e9rmicos se combinam com uma excelente resist\u00eancia ao desgaste por fadiga para uso prolongado. O carbeto de sil\u00edcio tamb\u00e9m tem excelente resist\u00eancia ao desgaste por fadiga, o que o torna mais resistente ao desgaste por fadiga do que seus equivalentes, como os equivalentes de cer\u00e2mica, como seu primo, o carborundum.<\/p>\n
A in\u00e9rcia qu\u00edmica da cer\u00e2mica de zirc\u00f4nia pode ser observada pela aus\u00eancia de odor e incapacidade de se dissolver em solu\u00e7\u00f5es \u00e1cidas, al\u00e9m de sua resist\u00eancia \u00e0 exposi\u00e7\u00e3o \u00e0 radia\u00e7\u00e3o em altas temperaturas sem degrada\u00e7\u00e3o ou rachaduras. Com suas excelentes propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas, a zirc\u00f4nia continua sendo uma das cer\u00e2micas industriais mais indispens\u00e1veis atualmente.<\/p>\n
A in\u00e9rcia qu\u00edmica do carbeto de sil\u00edcio decorre, em grande parte, de sua estrutura molecular e de sua estrutura de empacotamento fechado, com tetraedros formados em torno de \u00e1tomos de carbono ou sil\u00edcio. Esses tetraedros podem ser encontrados dispostos em dois polimorfos distintos: carbeto de sil\u00edcio alfa (a-SiC), com sua estrutura cristalina de wurtzita hexagonal; e carbeto de sil\u00edcio beta (b-SiC), que possui uma estrutura cristalina de blenda de ferro semelhante \u00e0 do diamante).<\/p>\n
O alfa-SiC \u00e9 a forma mais frequentemente produzida de carbeto de sil\u00edcio e se tornou o material preferido devido ao seu alto ponto de fus\u00e3o e resist\u00eancia \u00e0 oxida\u00e7\u00e3o, o que o torna \u00fatil em muitos campos, como componentes de fornos el\u00e9tricos. Devido a seus pontos de fus\u00e3o mais baixos, outros polimorfos podem oferecer solu\u00e7\u00f5es mais atraentes em algumas aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
O estreito intervalo de banda do carbeto de sil\u00edcio entre a-SiC e b-SiC faz dele um material semicondutor eficaz em temperaturas mais baixas, devido \u00e0 sua mobilidade superior de el\u00e9trons em estado s\u00f3lido em rela\u00e7\u00e3o a outras cer\u00e2micas de engenharia. Abaixo est\u00e3o os dados que detalham as varia\u00e7\u00f5es nessa propriedade, enquanto as barras gr\u00e1ficas nos cart\u00f5es de propriedades do material comparam o carbeto de sil\u00edcio com as cer\u00e2micas de engenharia sem \u00f3xido.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is an extremely hard, durable material with exceptional corrosion resistance, wear resistance and thermal conductivity – as well as serving as an effective semiconductor material. Sintered silicon carbide offers many attractive properties that make it suitable for sealing applications, including chemical inertness, high temperature stability and a low coefficient of expansion. Physical Properties …<\/p>\n