Introducción
The importance of Silicon Carbide (SiC) ceramic material to the world today can’t be overemphasized. It’s one of the most talked-about advanced ceramic materials because of its usefulness and impressive mechanical properties. Nearly every engineering firm and high-tech industry you see today uses SiC materials in one way or the other. Thanks to recent technology, manufacturers have discovered that sintering silicon carbide can help you get cost-effective, high-grade SiC.
En el artículo de hoy aprenderás sobre las propiedades y aplicaciones de la carburo de silicio sinterizado sin presión Tipo. También descubrirá las diferencias entre la sinterización reactiva y la sinterización sin presión del carburo de silicio. Por último, verá las tendencias actuales del mercado internacional y el valor de mercado del carburo de silicio sinterizado.
Características del carburo de silicio sinterizado
El carburo de silicio sinterizado se fabrica industrialmente mediante la sinterización de polvos de SiC puros y su calentamiento a temperaturas que alcanzan los 2100 °C. Tras un calentamiento y mecanizado adecuados, los polvos de SiC se fusionan para formar un material cerámico denso y duro. Los auxiliares de sinterización sin óxido, como el boro, son esenciales para mejorar la dureza del carburo de silicio. De cara al futuro, los materiales SSiC estarán disponibles en dos grados principales: carburo de silicio sinterizado por reacción y carburo de silicio sinterizado sin presión.
Estos materiales de carburo de silicio sinterizado (SSiC) están ganando popularidad porque son una versión mejorada del carburo de silicio. Esto se debe a que los materiales SSiC suelen tener propiedades mecánicas y durabilidad superiores, gracias a su exposición a procesos industriales que implican temperaturas y calentamiento extremos. Además, presentan mayor densidad, mayor pureza y una alta resistencia a la corrosión, los productos químicos y el desgaste.
Propiedades del carburo de silicio sinterizado
Algunas propiedades destacadas del carburo de silicio sinterizado son:
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Bajo coeficiente de expansión térmica
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Alta resistencia a la compresión y dureza.
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Baja porosidad
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Alto porcentaje de SiC puro.
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Alto punto de fusión
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Estabilidad incluso bajo altas temperaturas.
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Fuerte resistencia a la corrosión, al desgaste y al deterioro.
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Excelente conductividad térmica y resistencia al choque térmico.
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Materiales refractarios duraderos
Aplicaciones del carburo de silicio sinterizado
Como resultado de las interesantes propiedades del carburo de silicio sinterizado, se puede utilizar en una variedad de aplicaciones, entre ellas:
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Producción de disipadores de calor cerámicos.
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Fabricación de rodamientos cerámicos.
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Vehículos militares y chalecos antibalas
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Producción de revestimientos de hornos
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Fabricación de componentes de turbinas
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Producción de excelente semiconductores de carburo de silicio.
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Producción de bolas, asientos y revestimientos para válvulas.
Comparación entre la sinterización sin presión y la sinterización por reacción de carburo de silicio
El carburo de silicio sinterizado se puede fabricar industrialmente mediante dos métodos de sinterización distintos: la sinterización por reacción y la sinterización sin presión. Analicemos ambos brevemente.
Sinterización por reacción de carburo de silicio
Este método es muy sencillo para sinterizar SiC. En este caso, se pueden utilizar temperaturas muy bajas, de unos 1650 °C, para calentar una mezcla de polvos de carbono y SiC. Asegúrese de que la mezcla sea lo suficientemente porosa como para permitir que el silicio líquido se filtre en los poros. Aquí es donde se produce la reacción durante la sinterización (calentamiento). Observará que el silicio líquido que acaba de verter reacciona con el carbono y se produce un exceso de SiC denso sinterizado.
Es un proceso que consume mucha energía, pero, como acaba de leer, es muy rápido y sencillo. Es más adecuado para la producción a gran escala de materiales de SiC sinterizados. Estas son algunas de sus principales ventajas sobre la sinterización sin presión de carburo de silicio. Sin embargo, la mayoría de los materiales producidos mediante sinterización reactiva no suelen ser lo suficientemente densos como para soportar temperaturas muy altas. No se puede confiar demasiado en ellos, ya que su naturaleza porosa facilita su agrietamiento bajo tensión mecánica.
Los productos de carburo de silicio sinterizado por reacción aún pueden cumplir diversos propósitos y aplicaciones únicos en la industria aeroespacial y de ingeniería.
Sinterización sin presión de carburo de silicio
Este método de sinterización de carburo de silicio no implica agregar presión externa al SiC de alta pureza Polvos a su disposición. Se puede utilizar un horno de vacío con altas temperaturas, entre 2100 °C y 2200 °C, para lograr esta sinterización sin presión. Basta con calentar el polvo de carburo de silicio al vacío hasta que se fusione y forme una placa cerámica policristalina muy densa. El proceso de fusión pasa por la fase de difusión en estado sólido, y las partículas forman cuellos.
La sinterización sin presión del carburo de silicio permite fabricar carburo de silicio sinterizado de alta calidad y a un precio competitivo. Ofrece varias ventajas únicas respecto a la sinterización por reacción. Algunas de estas ventajas incluyen:
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Reduciendo el costo de producción ya que no necesariamente se necesita presión externa para sinterizar el polvo de carburo de silicio.
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La sinterización sin presión de carburo de silicio puede ayudarle a producir cualquier tipo de material cerámico de forma compleja de su elección.
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El uso del método de sinterización sin presión de carburo de silicio le ayuda a evitar las limitaciones de los moldes durante el proceso de mecanizado.
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La sinterización sin presión de carburo de silicio puede ayudarlo a producir materiales SSiC superiores con resistencia a altas temperaturas y resistencia a la flexión.
La sinterización por reacción le ahorra tiempo y reduce sus costos de producción, mientras que la sinterización sin presión le proporciona SSiC puro y de calidad superior. Así que puede considerar estos factores y tomar su decisión según las especificaciones de su producto y los resultados que espera.
Propiedades del carburo de silicio sinterizado sin presión
Se ha demostrado la facilidad con la que se fabrica este grado de carburo de silicio sinterizado sin presión en la industria. Algunas de las sorprendentes propiedades de estos materiales de SiC sinterizado sin presión son:
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Tiene una densidad que oscila entre 3,1 - 3,2 g/cm³.
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Alto índice de dureza Vickers de 2500 HV0,5.
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carburo de silicio puro 99%
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Material químicamente inerte.
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Bajo coeficiente de expansión térmica.
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Tiene una porosidad menor a 0,2% debido a su alta densidad que posee.
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Puede soportar temperaturas de hasta 1.600°C.
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Resistencia a la compresión de 3.000 MPa y resistencia a la flexión de 600 MPa.
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Altamente elástico, posee un módulo de Young de aproximadamente 410 GPa.
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Buen conductor térmico, con una conductividad térmica alcanzando 120 W/mK.
Aplicaciones de materiales de carburo de silicio sinterizado sin presión
Las aplicaciones de los materiales de SiC sinterizado sin presión abarcan una amplia gama de sectores industriales. La industria metalúrgica, la electrónica, las empresas de ingeniería, la industria aeroespacial, la automoción y muchas otras industrias manufactureras se benefician de este SiC sinterizado sin presión. Estas son algunas de las valiosas aplicaciones en las que el carburo de silicio sinterizado sin presión puede ayudarle:
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Producción de anillos mecánicos, boquillas y juntas para maquinaria industrial pesada.
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Aplicaciones de alta temperatura como hornos industriales, pasamuros de cerámica para aislamiento eléctrico y disipadores de calor en semiconductores.
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Producción de espejos ópticos que utilizan longitudes de onda cortas para lograr mayor eficiencia.
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Fabricación de abrasivos, sellos mecánicos, herramientas de corte, herramientas de rectificado y revestimientos de hornos en industrias de alta tecnología.
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Producción de armaduras militares, componentes de misiles balísticos y chalecos antibalas.
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Producción de bombas mecánicas, dispositivos de alta electrónica y semiconductores gracias a la dureza y alta conductividad térmica del carburo de silicio.
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El SiC sinterizado sin presión puede ayudarle a producir recubrimientos duros resistentes a rayones para otros materiales.
Valor de mercado actual y tendencias del mercado del carburo de silicio sinterizado
As of 2023, the international market value of sintered sic was a whopping $725 million. Since then, global demand has tremendously increased, and so has the value. In 2024, it rose to about $1.8 billion, impressive, right? With a Compound Annual Growth Rate (CAGR) of 7.6%, the market still has the potential to expand much further.
Algunos actores clave en esta industria son empresas líderes como CoorsTek, EE. UU., y Saint-Gobain Performance Ceramics and Refractories, Francia.
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Preguntas frecuentes
¿Cuál es el contenido energético del carburo de silicio sinterizado?
El contenido energético del carburo de silicio sinterizado es de alrededor de 200.
¿Es el SiC sinterizado directamente mejor que el SiC unido por reacción?
Sí, se puede decir que el grado de SiC sinterizado directo es mejor que el grado de SiC unido por reacción porque funciona mejor a temperaturas extremadamente altas.
¿Por qué el carburo de silicio sinterizado es el mejor material para producir sellos?
La excepcional dureza y abrasividad del carburo de silicio sinterizado permiten fabricar sellos de alta resistencia. Estos sellos son fiables, duraderos y resistentes al desgaste gracias al carburo de silicio sinterizado.
Conclusión
Las impresionantes propiedades del carburo de silicio sinterizado están haciendo que el mundo sea cada vez más fácil y agradable de vivir. Sí, es cierto, considerando sus múltiples aplicaciones y valiosas contribuciones a numerosos sectores y economías a nivel mundial. Los materiales SSiC pueden considerarse el futuro de la cerámica avanzada. ¡Ahora es el mejor momento para invertir!