Introduction

Le carbure de silicium est l'un des matériaux céramiques avancés les plus utilisés aujourd'hui. Sa dureté impressionnante et sa conductivité thermique élevée comptent parmi ses propriétés exceptionnelles qui ont entraîné une augmentation de la demande et de la production de ces matériaux SiC. Grâce aux technologies récentes, il est possible de produire du carbure de silicium industriellement par frittage sans pression de poudre de SiC ou par un procédé de liaison par réaction. Cet article vous présentera un aperçu des matériaux en carbure de silicium fritté sans pression, leurs propriétés, leurs applications et leurs comparaisons avec le carbure de silicium et d'autres matériaux. Vous découvrirez également en quoi le frittage par réaction diffère des méthodes de production de SiC par frittage sans pression. Enfin, vous découvrirez les tendances actuelles du marché du carbure de silicium fritté sans pression.

Carbure de silicium fritté

Le carbure de silicium fritté (SSIC) est un matériau obtenu par frittage de poudre fine de carbure de silicium hautement purifiée pour obtenir un matériau céramique solide. Ce procédé est réalisable industriellement sous haute température et pression. Les matériaux SSIC présentent une excellente résistance à la compression et une grande dureté, une conductivité thermique élevée et une forte résistance aux produits chimiques et à la rouille. Les applications exigeant une précision dimensionnelle élevée, des températures élevées et une stabilité thermique bénéficient de l'utilisation de ces matériaux SSIC. Le carbure de silicium fritté sans pression et le carbure de silicium fritté par réaction sont les principales variantes de ces matériaux.

Qu'est-ce que le carbure de silicium fritté sans pression ?

Carbure de silicium fritté sans pression Il s'agit d'une nuance de SiC fritté produite par frittage de poudre de carbure de silicium ultrafine et de haute pureté sous vide, à pression atmosphérique et à des températures élevées comprises entre 1980 °C et 2200 °C. Comme son nom l'indique, aucune pression externe n'est nécessaire pour produire ces matériaux. Lors du pressage, des additifs de frittage tels que l'alumine (Al₂O₃) et le carbure de bore (B₄C) peuvent être utilisés pour fusionner la poudre de SiC et obtenir des matériaux céramiques solides à haute stabilité thermique. Le frittage sans pression confère aux matériaux céramiques une grande densité, car lors de la production, la densité est portée à plus de 951 TP₃T de la densité théorique.

Propriétés du carbure de silicium fritté sans pression

Voici quelques-unes des propriétés uniques des matériaux SiC frittés sans pression :

• Il a une dureté élevée

• Un point de fusion élevé de 3103K

• Densité de 3,21 g/cm³

• Haute résistance à la corrosion et aux substances chimiques.

• Conductivité thermique élevée supérieure à 200 Wm-1k-1

• Un grand module d'élasticité atteignant 410 GPa

• La capacité de résister à des températures élevées atteignant 1 600 °C

• Résistance à la compression élevée d'environ 3000 MPa

• Valeur de pureté du SiC du 99%

• Une porosité inférieure à 0,2%

• Dureté Vickers de 2 500 HVO.5

• Coefficient de dilatation thermique de 4×10-6i°C

Comparaison entre le frittage par réaction et le frittage sans pression du carbure de silicium

Il existe deux principales méthodes de production industrielle de carbure de silicium fritté : le frittage par réaction et le frittage sans pression.

Frittage par réaction du carbure de silicium

Ce type de matériau SSIC peut être produit en mélangeant du graphite et de fines particules d'alpha-SiC en quantité prédéterminée. Le tout est ensuite chauffé à 1 650 °C. Ces températures élevées provoquent la réaction de l'alpha-SiC avec le carbone du graphite, formant ainsi du bêta-SiC. Le silicium est ensuite entièrement infiltré et les pores restants sont remplis pour obtenir un matériau SSIC fritté par réaction. Ce procédé est plus rapide et plus économique que les matériaux SSIC sans pression. Faible températures de frittage Il suffit de quelques minutes pour produire ces SSIC à réaction. Bien que le procédé de frittage par réaction soit efficace pour la fabrication de matériaux de grande taille, les matériaux produits présentent généralement une densité variable. Certains se fissurent même après la production finale. De plus, le procédé de frittage par réaction est nocif pour l'environnement. En raison de la grande porosité de ces matériaux, le gaz et le liquide y pénètrent davantage que dans le cas des SSIC frittés sans pression.

Frittage sans pression du carbure de silicium

Vous pouvez fabriquer des matériaux SSIC par frittage sans pression, qui consiste à chauffer des poudres de SiC ultrafines et de haute pureté pour les transformer en solides. matériaux céramiques. Cela peut être réalisé de deux manières : le frittage en phase solide et le frittage en phase liquide :

Frittage en phase solide

Dans ce type de frittage, on utilise deux solutions solides, appelées additifs : le bore et le carbone. Le bore peut diminuer l'énergie limite de l'interface SiC, tandis que le carbone élimine le dioxyde de silicium (carbure de silice) à l'interface SiC, augmentant ainsi l'énergie de surface. Le frittage en phase solide utilise d'autres additifs comme l'alumine (Al₂O₃), le nitrure de bore (BN) ou une combinaison de carbure de bore et d'alumine.

Frittage en phase liquide

Dans cette phase, différents oxydes eutectiques, comme Y₂O₃-Al₂O₃, peuvent être utilisés comme additif ou comme élément unique. Cette phase est plus efficace à basse température. La densification du SiC est obtenue par le mouvement des particules de SiC, la diffusion et le transfert de masse, générés par le point eutectique bas.

Quelques fabricants Je préfère la méthode de frittage en phase liquide au frittage en phase solide car elle présente une bonne stabilité thermique, nécessite moins de matières premières et un coût de production inférieur.

Globalement, le frittage sans pression du carbure de silicium permet d'obtenir des matériaux SSIC de qualité supérieure, plus purs et plus denses. Il peut donc être utilisé par les industries produisant des composants électroniques haute température, voire dans des applications exigeant une précision et une stabilité thermique élevées. Cependant, pour gagner du temps et réduire vos coûts de production, vous pouvez opter pour le frittage par réaction pour la production de SiC fritté. Votre choix dépend donc de vos objectifs et de la manière dont vous souhaitez réaliser votre application.

Comparaison entre le carbure de silicium fritté et le carbure de silicium

Le carbure de silicium fritté (SSIC) est un matériau céramique SiC obtenu par frittage de particules de SiC ultrafines et de haute pureté pour obtenir des matériaux céramiques durs et ultra-solides. Le carbure de silicium (SiC), quant à lui, est un matériau céramique avancé Composé de silicium et de carbure, le SiC existe sous forme artificielle (carborundum) ou naturelle (moissanite). Aujourd'hui, ces deux éléments (silicium et carbone) sont combinés chimiquement dans les industries de pointe sous une chaleur intense pour produire des matériaux céramiques présentant une résistance à la compression, une dureté, une stabilité thermique et une résistance à la corrosion et aux produits chimiques élevées. Le SiC est principalement utilisé pour la production d'abrasifs, de matériaux durs et résistants, comme les dissipateurs thermiques en céramique, les pièces détachées pour machines, les pièces de moteurs pour l'aéronautique et l'automobile, etc.

Les matériaux SSIC sont généralement supérieurs aux matériaux en carbure de silicium car ces matériaux sont devenus plus renforcés par une chaleur intense, leur porosité a été réduite, tandis que leur conductivité électrique et thermique a été considérablement améliorée par rapport à celle des composants en carbure de silicium.

Applications du carbure de silicium fritté sans pression

Le carbure de silicium fritté sans pression trouve aujourd'hui de nombreuses applications dans divers secteurs. En voici quelques-unes :

Industrie manufacturière

Vous pouvez utiliser ces matériaux SSIC sans pression hautes performances pour produire des bagues d'étanchéité, des paliers lisses et des pièces résistantes à l'usure dans des machines industrielles lourdes.

Industrie électrique

Dans l'industrie électrique d'aujourd'hui, vous pouvez utiliser ces matériaux céramiques SSIC pour fabriquer des semi-conducteurs, des armes et de l'artillerie, de l'électronique de puissance à haute température et des équipements en raison de leur excellente résistance à la compression et de leur capacité à résister dans des conditions défavorables.

Industrie métallurgique

Le carbure de silicium fritté sans pression peut être utilisé dans la production d'instruments et d'équipements métalliques nécessitant un transfert rapide de chaleur ou une conductivité électrique. Il peut être utilisé dans des matériaux tels que les dissipateurs thermiques en céramique, les buses de combustion, les composants de revêtement de four, etc.

Industrie du verre

Les matériaux en verre, comme les fenêtres, les pare-brise de voiture, les rétroviseurs latéraux et les instruments optiques, peuvent tous être fabriqués à partir de SiC fritté sans pression.

Tendances actuelles du marché et valeur marchande du carbure de silicium fritté sans pression

Le marché du carbure de silicium fritté sans pression connaît une croissance fulgurante si l'on considère l'économie mondiale. On se demande pourquoi ? C'est simplement parce qu'il n'existe actuellement aucun meilleur substitut à la céramique en carbure de silicium et à ses différentes nuances, dont les matériaux SSIC sans pression.

En 2023, le marché mondial du SiC fritté sans pression était évalué à 1,4 milliard de livres sterling (TP4T2,3 milliards), avec un marché plus important dépassant 1,4 milliard de livres sterling (TP4T3 milliards). Si vous souhaitez investir, sachez que le taux de croissance annuel composé (TCAC) s'établit à 8,51 milliards de livres sterling (TP3T) sur la période 2024-2030. La valeur du marché devrait donc atteindre 1,4 milliard de livres sterling (TP4T3,8 milliards) d'ici 2030.

Ici à GGSCéramiques, nous proposons le meilleur mélange de matériaux céramiques en carbure de silicium fritté sans pression à des prix abordables, juste pour répondre à vos besoins en céramique.

Questions fréquemment posées

À quelle température le carbure de silicium est-il fritté ?

Le carbure de silicium est fritté à des températures comprises entre 1950°C et 2200°C.

Les matériaux en carbure de silicium présentent-ils des limites ?

Oui, en raison de leur grande résistance, ils ont tendance à être très cassants et à mal réagir aux chocs violents ou mécaniques.

Quelle est la rigidité du SiC ?

La rigidité des matériaux en carbure de silicium est d'environ 440 à 490 GPa, ce qui indique qu'ils peuvent conserver leur forme initiale sous toutes les contraintes mécaniques.

Conclusion

Le carbure de silicium fritté sans pression est une qualité de céramique à base de carbure de silicium économique et performante. Grâce à ses propriétés mécaniques améliorées, sa pureté ultra-élevée, sa densité élevée et ses applications diversifiées dans divers secteurs, il atteindra sans aucun doute de nouveaux sommets grâce à ses innovations. Ne manquez pas ces matériaux et produits en carbure de silicium.