Polveri di carburo di silicio che rivoluzionano la resistenza della ceramica

Il carburo di silicio (SiC) è un materiale ceramico inerte e duro con proprietà fisiche eccezionali. Viene utilizzato nei refrattari e negli abrasivi grazie alla sua durezza, nonché nelle applicazioni ad alta temperatura in cui la stabilità termica e la resistenza all'usura sono fondamentali.

Solo il diamante e il carburo di boro sono più duri del SiC. Quando è di elevata purezza, il SiC può apparire incolore; altrimenti può assumere sfumature nere se prodotto con il metodo Lely.

Durezza

Il carburo di silicio, più comunemente chiamato carborundum, è un composto chimico straordinariamente duro, composto da silicio e carbonio, che in natura si presenta solo occasionalmente sotto forma di moissanite; tuttavia, a partire dalla fine del XIX secolo, la produzione di massa è avvenuta sia sotto forma di polvere che di cristallo.

Il carburo di silicio nero (SiC) è spesso utilizzato negli abrasivi per le sue qualità di durezza e resistenza all'usura. Inoltre, il SiC può essere utilizzato anche come parte di rivestimenti refrattari, riscaldatori/elementi riscaldanti/utensili da taglio e substrati semiconduttori utilizzati con LED e dispositivi di potenza.

Il carburo di silicio legato alla nitrurazione (NB SiC) viene prodotto attraverso un processo chiamato nitrurazione, in cui i grani di SiC grezzi vengono riscaldati e mescolati con composti contenenti azoto per formare un materiale composito denso e meccanicamente forte. Inoltre, questa forma di carburo di silicio ha un'eccellente resistenza agli shock termici che gli consente di sopportare rapidi cambiamenti di temperatura senza incrinarsi o disintegrarsi nel tempo.

La forza

Il carburo di silicio è uno dei materiali ceramici non ossidati più resistenti, con un grado di durezza Knoop eccezionalmente elevato, tra il diamante e il nitruro di boro cubico, per una resistenza all'usura a lungo termine e una forza in grado di sopportare temperature e sollecitazioni estreme.

La polvere nera di SiC è ampiamente utilizzata dall'industria automobilistica e aerospaziale per la rettifica, la lucidatura e la lappatura di parti metalliche e ceramiche in dimensioni precise e con finiture lisce. Grazie alla sua maggiore resistenza rispetto al diamante, questo abrasivo viene spesso preferito al suo rivale.

Il carburo di silicio legato per reazione (RB SiC) viene prodotto iniettando silicio fuso in materiale di carbonio poroso modellato secondo la forma desiderata, ottenendo una ceramica strutturale ad alte prestazioni, resistente agli agenti chimici e con un basso coefficiente di espansione termica. Il carburo di silicio RB si trova nelle pompe e nelle tenute meccaniche, nei cuscinetti e in altri componenti soggetti a usura.

La robustezza

Il carburo di silicio è una delle tre sostanze più dure della Terra, seconda solo al diamante e al carburo di boro. Grazie a questa incredibile durezza, il carburo di silicio è in grado di resistere a pressioni e sollecitazioni meccaniche estreme, rendendolo adatto a componenti aerospaziali, applicazioni automobilistiche e utensili da taglio.

La ceramica ad alte prestazioni è altamente resistente alla corrosione e all'usura e può sopportare rapidi cambiamenti di temperatura senza incrinarsi o deformarsi. Inoltre, può essere trasformata in ceramiche funzionali, materiali refrattari avanzati e persino abrasivi.

La polvere di carburo di silicio nero (SiCp) è uno strumento essenziale per l'affilatura, la lappatura e la lucidatura di metallo, ceramica e vetro per ottenere dimensioni precise e superfici lisce. Oltre a essere utilizzato come materiale abrasivo, il SiC può servire anche come antiossidante nella siderurgia e nelle fonderie, nonché come materiale resistente alle alte temperature nelle fonderie. Altre varietà di SiC includono il carburo di silicio legato al nitruro (NB SiC) e il nitruro di carburo di silicio legato alla reazione sinterizzata (SRBSN); questi processi producono SRBSN attraverso il riscaldamento in forno a resistenza.

Resistenza al calore

Il carburo di silicio è un materiale ideale per le applicazioni che richiedono estrema resistenza e durezza, come i freni delle auto o le piastre in ceramica dei giubbotti antiproiettile. Inoltre, questo materiale ha eccellenti proprietà di resistenza chimica e può persino resistere alle alte temperature senza fondere.

La moissanite è uno dei materiali sintetici più duri, con un grado di durezza Mohs pari a 9, paragonabile a quello del diamante. Sebbene esista in natura come raro minerale, i processi di produzione di massa utilizzano polveri di silicio e carbonio attraverso processi di sinterizzazione per la produzione di massa di questa dura sostanza sintetica.

La resistenza del carburo di silicio aumenta con la ricottura grazie al legame a idrogeno delle superfici non polari ed è utile come disossidante nella produzione di acciaio, favorendo la carburazione e aumentando i tassi di recupero degli elementi della lega. Grazie alla sua stabilità termica e all'inerzia chimica, i componenti in carburo di silicio per le apparecchiature di lavorazione dei wafer di semiconduttori garantiscono prestazioni affidabili anche in ambienti ad alta temperatura.

Conducibilità

Le polveri di carburo di silicio offrono la combinazione ideale di durezza e conduttività quando vengono utilizzate come abrasivo o in componenti ceramici resistenti all'abrasione, oltre a legarsi tramite sinterizzazione per creare prodotti ceramici industriali ad alte prestazioni.

La ceramica di carburo di silicio è diventata oggi uno dei materiali ceramici più ricercati grazie alle sue notevoli proprietà, che vanno dall'estrema durata e resistenza alla corrosione alla stabilità termica e alla tolleranza al calore - qualità che l'hanno resa una delle scelte principali per le pastiglie dei freni delle automobili e per le piastre dei giubbotti antiproiettile. Il carburo di silicio offre sia resistenza che termostabilità.