Polveri di carburo di silicio che rivoluzionano i processi di produzione ad alta temperatura

Gli abrasivi in carburo di silicio (SiC) sono disponibili in diverse grane e si trovano spesso sia negli abrasivi con legante che in quelli rivestiti. Mentre il SiC può essere trovato naturalmente all'interno dei gioielli di moissanite, la maggior parte della produzione di SiC utilizza il processo Acheson o la tecnologia di deposizione chimica da vapore per la produzione.

La refrattarietà, l'elevata conducibilità termica e la resistenza alla corrosione lo rendono il materiale perfetto per i rivestimenti dei forni, i crogioli e altri componenti della siderurgia.

Metodi di sintesi migliorati

Il carburo di silicio è ampiamente conosciuto per la sua durezza superiore (seconda solo al diamante e al nitruro di boro cubico), l'elevata forza, la stabilità chimica e la resistenza alla temperatura - qualità che lo rendono il materiale preferito per le applicazioni di produzione di ceramica e refrattari. Il carburo di silicio trova inoltre ampia applicazione nei dispositivi elettronici ad alte prestazioni, in particolare nei semiconduttori di potenza, nei transistor a effetto campo a semiconduttore a ossido metallico (MOSFET) e nei transistor bipolari a gate isolato (IGBT).

I produttori producono il carburo di silicio riscaldando una miscela di sabbia silicea e coke a temperature estremamente elevate fino a quando la reazione chimica, nota come sintesi del SiC, produce forme cristallizzate note come SiC verde o nero, a seconda del livello di purezza. Una volta prodotto, il SiC può essere ulteriormente raffinato in particelle di dimensioni adatte ad applicazioni specifiche attraverso vari metodi di sintesi, come lo schema di Acheson, la riduzione termica del carbonio e la decomposizione termica dei polimeri liquidi - ognuno dei quali utilizza processi di riscaldamento ad alta intensità energetica che devono raggiungere le temperature di reazione per formare cristalli di SiC prima che siano necessari il lavaggio e l'essiccazione con acidi prima che la produzione possa essere completata e produrre la forma finale.

Automazione

La produzione di carburo di silicio inizia con la miscelazione di coke in polvere e quarzo, seguita dall'applicazione di elettricità attraverso un nucleo di grafite per riscaldare il tutto fino a far emergere il carburo di silicio (SiC) raffinato: questo processo è noto come processo Acheson.

Una volta preparate le materie prime, si possono utilizzare varie tecniche per trasformare la polvere in saggar. Una volta formati, questi saggar vengono sottoposti a fasi di post-lavorazione, come la lavorazione meccanica e il rivestimento superficiale, che ne garantiscono la durata e la resistenza alla corrosione chimica alle alte temperature.

La polvere di carburo di silicio nero è un materiale sempre più popolare per la produzione di prodotti abrasivi come mole e utensili da taglio, grazie alla sua eccezionale durezza e alla superiore conducibilità termica. Inoltre, questo materiale può essere utilizzato nei processi di produzione dell'industria elettronica per semiconduttori e diodi; la sua resistenza alle alte temperature lo rende adatto alla produzione di materiali refrattari utilizzati in forni, fornaci e crogioli nell'industria edilizia e metallurgica.

Lavorazione a temperature più elevate

La polvere di carburo di silicio offre eccellenti proprietà meccaniche che la rendono adatta ad applicazioni ad alta temperatura. Le sue caratteristiche di durezza e resistenza all'usura lo rendono altamente resistente all'usura, mentre la stabilità termica, la resistenza chimica e la conducibilità elettrica lo rendono molto ricercato.

La produzione di questo materiale prevede il riscaldamento di una miscela di silice e coke a temperature molto elevate in un forno speciale, che provoca la loro reazione per formare grandi cristalli di carburo di silicio.

Una volta formato il carburo di silicio, deve essere lavato per rimuovere le impurità prima di essere essiccato con varie tecniche, come l'essiccazione ad aria calda, sotto vuoto o a microonde.

Dopo l'essiccazione, il carburo di silicio viene frantumato, selezionato, macinato ancora una volta e lavorato per applicazioni specifiche. Il risultato finale è un lingotto che può essere modellato per soddisfare le specifiche individuali: i produttori utilizzano questo lingotto per creare, ad esempio, gli ugelli dei bruciatori, un componente integrale per fornire la massima efficienza di atomizzazione del carburante.

Sostenibilità

La polvere di carburo di silicio si distingue negli ambienti produttivi più difficili per le sue straordinarie proprietà, come l'incredibile durezza, l'eccellente conduttività termica e la resistenza alla corrosione. Per questo motivo, questo materiale è stato a lungo utilizzato nella produzione di abrasivi ed elettronica, compreso il taglio e la lucidatura di metalli o piastrelle di ceramica.

Grazie alla sua notevole tenacità e nitidezza, il diamante è comunemente utilizzato nell'industria degli abrasivi per la produzione di mole e dischi da taglio. Anche i produttori di elettronica fanno grande affidamento su di esso per le sue eccellenti proprietà di conducibilità termica e di resistenza all'usura.

La produzione di carburo di silicio può essere effettuata in modo responsabile dal punto di vista ambientale, utilizzando fonti di energia rinnovabili e sistemi di recupero degli scarti per ridurre al minimo le emissioni di gas serra. Adottando queste pratiche, i produttori possono ridurre il consumo di energia e i costi operativi, un aspetto particolarmente importante nell'attuale clima di aumento dei costi energetici.