Cómo las placas de carburo de silicio se están convirtiendo en un elemento innovador en entornos hostiles

En industrias altamente competitivas, los materiales no pueden simplemente satisfacer sus necesidades mínimas. Se les exige precisión bajo presión extrema. Las placas de carburo de silicio lo consiguen. Estas cerámicas de alta tecnología funcionan muy bien en entornos donde no existe riesgo de fallo. Su alta resistencia, estabilidad térmica y resistencia química son inigualables, ya sea en semiconductores, blindaje de defensa o incluso en nanopartículas.

Placas de carburo de silicio

Las placas de carburo de silicio ofrecen un rendimiento inigualable en condiciones adversas. Estas cerámicas superduras proporcionan entornos libres de contaminación (<0,1 ppm) para obleas semiconductoras con una alta estabilidad térmica de ±1 °C. Las plantas químicas cuentan con la ventaja de haber resistido el ácido sulfúrico durante los últimos 10 años y de tener la capacidad de resistir un flujo de fluido muy rápido de 25 m/s.

Su capacidad para resistir balas de la mitad del peso del acero se aprovecha en aplicaciones militares y están acreditadas para resistir balas de 7,62 mm y artefactos explosivos improvisados (IED). Se fabrican en tamaños estándar (de 100 x 100 mm a 600 x 1200 mm, con un espesor de 1 a 30 mm) o en formas personalizadas, como toberas de cohetes, en tres grados especializados: CVD ultrapuro (99.9995%), apto para aplicaciones térmicas; sinterizado de alta resistencia (450 MPa), apto para cargas mecánicas; y nitrurado resistente a la corrosión, apto para entornos químicos agresivos.

Especificaciones clave de rendimiento

Profundizando aún más, las placas de carburo de silicio tienen un conjunto de propiedades extremadamente fuertes que las hacen únicas:

Todas estas cualidades convierten a las placas de SiC en una solución líder entre los ingenieros que no se arriesgan a la degradación del material. Ofrecen una ventaja inigualable en entornos limpios y de alto rendimiento gracias a la combinación de resistencia mecánica, fiabilidad térmica y pureza.

Aplicaciones industriales

En un escenario donde las fallas son inaceptables, las placas de carburo de silicio son las más confiables. Estos avanzados componentes cerámicos se utilizan en las aplicaciones térmicas y mecánicas más críticas de las industrias más críticas.

Aplicaciones de armaduras

• Armadura ligera y resistente a perforaciones de blindaje a través de la cual las balas perforantes pueden penetrar.

• Uno de los fundamentos del sistema de guerra móvil moderno.

• Se confía en él para chalecos antibalas, vehículos blindados y protección de aeronaves.

Fabricación de semiconductores:

• Los portadores de obleas y susceptores de alta pureza no se contaminan.

• Los revestimientos de cámaras de vacío hacen posible la producción de chips sin defectos.

Soluciones industriales:

• Plantas químicas: Son capaces de evaporar ácidos concentrados y someterse a inmensas presiones de aplastamiento que los materiales comunes y corrientes eliminarían por completo.

• Calor tremendo: Capaces de soportar temperaturas de entre 0ºC a 2700ºC sin agrietarse, son también hornos y estufas óptimos.

• Protección férrea: Gana la guerra contra todas las demás marcas que pueden sufrir simultáneamente al estar expuestas a temperaturas extremadamente altas y a la corrosión.

La razón por la que el carburo de silicio tiene un mejor rendimiento que otros materiales

Para tener una comprensión más clara de lo valioso que es carburo de silicio Es decir, es bueno compararlo con otros materiales cerámicos que se utilizan ampliamente:

Cómo elegir la placa de SiC adecuada

Seleccionar una placa de carburo de silicio implica mucho más que seleccionar una pieza de un catálogo. Algunas de las consideraciones más importantes en el proceso de selección se enumeran a continuación en una lista de verificación:

• Entorno operativo: Averigüe en qué ambientes operará la placa. ¿Estará expuesta a alto vacío, a productos químicos corrosivos o a temperaturas irregulares al aire libre? Seleccione una opción. grado de SiC Con una resistencia de diseño que soporta estos extremos. El rendimiento y la vida útil se verán afectados por la compatibilidad ambiental.

• Geometría: ¿Necesitas un tamaño estándar? lámina de carburo de silicio ¿O un componente de una forma específica con ranuras, orificios o cortes específicos? La forma debe adaptarse al diseño de su sistema.

• Pureza: Descubra los requisitos de pureza para su aplicación. Algunas de las áreas que requieren altos niveles de pureza para evitar la contaminación incluyen los semiconductores y el sector médico.

• Carga térmica: Conozca el rango de temperatura requerido para su aplicación. ¿La placa estará expuesta a calor intenso y continuo? Asegúrese de que pueda soportar la tensión térmica prevista sin degradarse ni deformarse.

• Integración mecánica: Familiarícese con la forma de instalar la placa. ¿Será atornillada, sujeta con abrazaderas, soldada o modular? El propio mecanismo de montaje debe contribuir a la integridad térmica y estructural de la placa.

Mantenimiento y durabilidad

De cara al futuro, la durabilidad a largo plazo es tan importante como el rendimiento. Las placas de carburo de silicio tienen una vida útil excepcional, lo cual no es casualidad. El manejo, el mantenimiento y la gestión ambiental son factores clave para maximizar su vida útil. A continuación, se presentan algunas prácticas clave para garantizar que sus placas de carburo de silicio cumplan con sus expectativas:

• Limpiar a menudo: Lave los residuos, acumulaciones o depósitos químicos para garantizar el rendimiento y evitar el desgaste prematuro.

• Compruebe visualmente: Se debe revisar la decoloración, el desgaste superficial o las grietas. Las grietas pequeñas pueden expandirse y deben tratarse a tiempo.

• Control ambiental: Durante un entorno corrosivo o de alta presión, preste especial atención al entorno para evitar daños o fallas inesperadas.

Con un manejo correcto, las placas de carburo de silicio duran hasta tres veces más que las de metal u otras placas cerámicas de menor calidad. Presentan una excelente resistencia térmica y química, por lo que son estables y fiables incluso después de miles de ciclos de funcionamiento. Esto se traduce en menos piezas de repuesto, menos tiempo de inactividad y ahorros de costes a largo plazo.

Estudio de caso

Uno de los fabricantes europeos de semiconductores informó sobre fallos fundamentales en sus estructuras de nitruro de aluminio:

• Se observó que la fractura de la placa debido al estrés térmico se informó después de cada 120-150 ciclos.

• Los eventos de contaminación se pierden por un costo de 2,8 millones de obleas arruinadas cada año.

• La capacidad de producción fue devorada por 15% de paradas inesperadas.

La solución

La sustitución de las placas por placas de carburo de silicio dio a la empresa los siguientes resultados:

• 35% aumento en el rendimiento de las obleas debido al procesamiento libre de contaminación.

• El tiempo de funcionamiento del equipo se duplicó y el ciclo de vida a más de 800 ciclos.

• Los costes de mantenimiento se redujeron en 60% (420K a 168K/ por año).

Lo que usted puede ganar:

• Control de temperatura constante: estabilidad térmica de 0,5 °C, mientras que antes tenía una fluctuación de 2,3 °C.

• Integridad de la sala limpia: esas partículas se suprimieron por debajo de la clase 3 ISO.

• Amortización de 8 meses y ahorro anual de 3,1 millones de euros.

Conclusión

Las placas de carburo de silicio son más que un material: representan una ventaja. Su aplicación es cada vez mayor en la industria actual, donde ingenieros y responsables de compras requieren fiabilidad, pureza y estabilidad térmica en condiciones extremas. Estas placas tienen un valor considerable en la fabricación de blindaje de defensa y semiconductores, entre otros.

Con el aumento de los estándares de rendimiento, también aumenta la necesidad de materiales que cumplan con dichos estándares. Las placas de carburo de silicio son capaces de soportar el calor presente en aplicaciones de alta temperatura, modernizar las salas blancas y diseñar protecciones de última generación. No solo están diseñadas para ser duraderas, sino también para posibilitar el futuro.