Pols de carbur de silici revolucionant els processos de fabricació a alta temperatura

Els abrasius de carbur de silici (SiC) es presenten en diverses mides de gra i sovint es troben tant en abrasius aglomerats com en abrasius recoberts. Tot i que el SiC es pot trobar de manera natural en joies de moissanita, la major part de la producció de SiC utilitza el procés Acheson o la tecnologia de deposició de vapor químic.

La refractorietat, l'alta conductivitat tèrmica i la resistència a la corrosió el converteixen en el material perfecte per a revestiments de forns, crisols i altres components de la fabricació d'acer.

Mètodes de síntesi millorats

El carbur de silici és àmpliament reconegut per la seva duresa superior (només superada pel diamant i el nitrur de bor cúbic), la seva alta resistència, la seva estabilitat química i la seva resistència a la temperatura – qualitats que el converteixen en el material de referència per a les aplicacions de fabricació de ceràmica i refractaris. A més, el carbur de silici també té una àmplia aplicació en dispositius electrònics d'alt rendiment, concretament en semiconductors de potència, transistors d'efecte de camp de semiconductor d'òxid metàl·lic (MOSFET) i transistors bipolars d'àrea aïllada (IGBT).

Els fabricants produeixen carbur de silici escalfant una mescla de sorra de sílice i coque a temperatures extremadament altes fins que la seva reacció química, coneguda com a síntesi de SiC, produeix formes cristal·litzades conegudes com a SiC verd o negre segons el seu nivell de pureza. Un cop produït, el SiC es pot refinar encara més fins a obtenir mides de partícula adaptades a aplicacions específiques mitjançant diversos mètodes de síntesi com l'esquema Acheson, la reducció tèrmica amb carboni i la descomposició tèrmica de polímers líquids; cadascun d'aquests mètodes utilitza processos de calefacció intensius en energia que han d'assolir temperatures de reacció per formar cristalls de SiC cristal·litzats abans que calgui rentar-los amb àcid i assecar-los, abans que la producció es pugui completar i adoptar la seva forma final.

Automatització

La producció de carbur de silici comença barrejant coque en pols i quars, i després s'aplica electricitat a través d'un nucli de grafit per escalfar-lo fins que emergeix el carbur de silici refinat (SiC) – aquest procés es coneix com a procés Acheson.

Un cop s'han preparat les matèries primeres, es poden utilitzar diverses tècniques per convertir la pols en motlles. Un cop formats, aquests motlles passen per passos de postprocessament com ara mecanitzat mecànic i recobriment de superfícies que asseguren la seva durabilitat i resistència a la corrosió química a temperatures més altes.

El pols de carbur de silici negre és un material cada vegada més popular per a la fabricació de productes abrasius com rodes de rectificació i eines de tall, gràcies a la seva excepcional duresa i a la seva superior conductivitat tèrmica. A més, aquest material es pot trobar en els processos de producció de la indústria electrònica per a semiconductors i diodes, així com per la seva resistència a altes temperatures, cosa que el fa adequat per a la fabricació de materials refractaris emprats en forns, fornets i crisols en les indústries de la construcció o la metal·lúrgia.

Processament a temperatura més alta

El pols de carbur de silici ofereix excel·lents propietats mecàniques que el fan apte per a aplicacions a altes temperatures. La seva duresa i resistència al desgast el fan molt resistent al desgast, mentre que la seva estabilitat tèrmica, resistència química i conductivitat elèctrica també el fan molt demandat.

La producció d'aquest material implica escalfar una mescla de sílice i coque a temperatures molt altes en un forn especial, la qual cosa provoca que reaccionin i formen grans cristalls de carbur de silici.

Un cop s'ha format el carbur de silici, cal rentar-lo per eliminar les impureses abans d'assecar-lo mitjançant diverses tècniques com ara l'assecat per aire calent, el buit o les microones.

Després d'assecar-se, el carbur de silici es trenca, es classifica, es mòlta una altra vegada i es processa per a aplicacions específiques. El resultat final és un lingot que després es pot modelar per satisfer especificacions individuals – els fabricants utilitzen aquest lingot, per exemple, per crear boquilles de cremador – un component essencial per proporcionar la màxima eficiència d'atomització del combustible.

Sostenibilitat

El pols de carbur de silici destaca en entorns de fabricació exigents per les seves impressionants propietats, com ara una duresa increïble, una excel·lent conductivitat tèrmica i resistència a la corrosió. Per aquest motiu, aquest material s'ha utilitzat des de fa temps en abrasius i en la producció d'electrònica, incloent-hi el tall i el poliment de metalls o de rajoles ceràmiques.

A causa de la seva extraordinària duresa i afilada, el diamant s'utilitza habitualment a la indústria abrasiva per fabricar rodes de molí i discs de tall. Els fabricants d'electrònica també depenen molt d'ell per les seves excel·lents propietats de conductivitat tèrmica i la seva resistència al desgast.

La producció de carbur de silici es pot dur a terme de manera ambientalment responsable, utilitzant fonts d'energia renovable i sistemes de recuperació de residus per minimitzar les emissions de gasos d'efecte hivernacle. Mitjançant aquestes pràctiques, els fabricants poden reduir el consum d'energia alhora que disminueixen els costos operatius, cosa especialment rellevant en l'actual context d'augment dels preus de l'energia.