Introdução

A importância do material cerâmico de carboneto de silício (SiC) para o mundo atual é inegável. É um dos materiais cerâmicos avançados mais comentados devido à sua utilidade e impressionantes propriedades mecânicas. Quase todas as empresas de engenharia e indústrias de alta tecnologia que vemos hoje utilizam materiais de SiC de uma forma ou de outra. Graças à tecnologia recente, os fabricantes descobriram que a sinterização de carboneto de silício pode ajudar a obter SiC de alta qualidade e com boa relação custo-benefício.

No artigo de hoje você conhecerá as propriedades e aplicações do carboneto de silício sinterizado sem pressão tipo. Você também descobrirá as diferenças entre a sinterização por reação e a sinterização sem pressão do carboneto de silício. Por fim, você verá as tendências atuais do mercado internacional e o valor de mercado do carboneto de silício sinterizado.

Características do Carboneto de Silício Sinterizado

O carboneto de silício sinterizado é produzido industrialmente pela sinterização de pós de SiC puro e seu aquecimento a temperaturas que chegam a 2.100 °C. Após aquecimento e usinagem adequados, os pós de SiC fundem-se para formar um material cerâmico denso e duro. Auxiliares de sinterização não óxidos, como o boro, são essenciais neste processo de melhoria da dureza do carboneto de silício. Atualmente, os materiais SSiC estão disponíveis em dois tipos principais: carboneto de silício sinterizado por reação e carboneto de silício sinterizado sem pressão.

Esses materiais de carboneto de silício sinterizado (SSiC) estão ganhando popularidade por serem como uma versão aprimorada do carboneto de silício. Isso ocorre porque os materiais SSiC geralmente apresentam propriedades mecânicas e durabilidade superiores. Isso ocorre porque foram submetidos a processos industriais mais complexos, envolvendo temperaturas e aquecimento extremos. Eles também apresentam maior densidade, maior nível de pureza e forte resistência à corrosão, produtos químicos e desgaste.

Propriedades do Carboneto de Silício Sinterizado

Algumas propriedades notáveis do carboneto de silício sinterizado são:

• Baixo coeficiente de expansão térmica

• Alta resistência à compressão e dureza.

• Baixa porosidade

• Alta porcentagem de SiC puro.

• Alto ponto de fusão

• Estabilidade mesmo sob altas temperaturas.

• Alta resistência à corrosão, desgaste e rasgos.

• Excelente condutividade térmica e resistência ao choque térmico.

• Materiais refratários duráveis

Aplicações do Carboneto de Silício Sinterizado

Como resultado das propriedades interessantes do carboneto de silício sinterizado, você pode usá-lo em uma variedade de aplicações, incluindo:

• Produção de dissipadores de calor cerâmicos.

• Fabricação de rolamentos cerâmicos.

• Veículos militares e coletes à prova de balas

• Produção de revestimentos de fornos

• Fabricação de componentes de turbinas

• Produção de excelente semicondutores de carboneto de silício.

• Produção de esferas, assentos e revestimentos para válvulas.

Comparação entre sinterização sem pressão e sinterização por reação de carboneto de silício

O carboneto de silício sinterizado pode ser fabricado industrialmente em dois padrões distintos de sinterização. Esses padrões são: sinterização por reação do carboneto de silício e sinterização sem pressão do carboneto de silício. Vamos analisar ambos brevemente.

Sinterização por reação de carboneto de silício

Este método é muito simples se usado para sinterizar SiC. Aqui, você pode usar temperaturas muito baixas, de cerca de 1.650 °C, para aquecer uma mistura de pós de carbono e SiC. Certifique-se de que a mistura seja porosa o suficiente para permitir que o silício líquido penetre nos poros. Agora, é aqui que a reação ocorre durante a sinterização (aquecimento). Você notará que o silício líquido que você acabou de despejar reage com o carbono, produzindo um excesso de SiC denso sinterizado.

É um processo que consome muita energia, mas, como você acabou de ler, é muito rápido e simples. É mais adequado para a produção em larga escala de materiais de SiC sinterizados. Essas são algumas das principais vantagens que ele apresenta em relação à sinterização sem pressão de carboneto de silício. No entanto, a maioria dos materiais produzidos por sinterização por reação geralmente não é densa o suficiente para suportar temperaturas muito altas. Não se pode confiar tanto neles, pois sua natureza porosa os torna facilmente rachados sob estresse mecânico.

Produtos de carboneto de silício sinterizado por reação ainda podem atender a vários propósitos e aplicações exclusivos na indústria aeroespacial e de engenharia.

Sinterização sem pressão de carboneto de silício

Este método de sinterização de carboneto de silício não envolve a adição de pressão externa ao SiC de alta pureza pós à sua disposição. Um forno a vácuo com altas temperaturas entre 2.100 °C e 2.200 °C pode ser usado para realizar essa sinterização sem pressão. Basta aquecer o pó de carboneto de silício no vácuo até que ele se funda, formando uma placa cerâmica policristalina muito densa. O processo de fusão passa pela fase de difusão em estado sólido, e as partículas, assim, formam pescoços.

A sinterização sem pressão de carboneto de silício ajuda você a fabricar carboneto de silício sinterizado de alta qualidade e baixo custo. Ela oferece diversas vantagens exclusivas em relação à sinterização por reação de carboneto de silício. Algumas dessas vantagens incluem:

• Reduzindo o custo de produção, já que não é necessária necessariamente pressão externa para sinterizar o pó de carboneto de silício.

• A sinterização sem pressão de carboneto de silício pode ajudar você a produzir qualquer tipo de material cerâmico de formato complexo de sua escolha.

• Usar o método de sinterização sem pressão de carboneto de silício ajuda a evitar as limitações dos moldes durante o processo de usinagem.

• A sinterização sem pressão de carboneto de silício pode ajudar você a produzir materiais SSiC superiores com alta resistência à temperatura e resistência à flexão.

A sinterização por reação economiza tempo e reduz os custos de produção, enquanto a sinterização sem pressão proporciona SSiC puro e de qualidade superior. Portanto, você pode considerar esses fatores e fazer sua escolha com base nas especificações do seu produto e nos resultados esperados.

Propriedades do carboneto de silício sinterizado sem pressão

Foi demonstrado como é fácil fabricar este tipo de carboneto de silício sinterizado sem pressão na indústria. Agora, algumas das propriedades incríveis desses materiais de SiC sinterizados sem pressão são:

• Tem uma densidade que varia entre 3,1 -3,2g/cm³.

• Alta classificação de dureza Vickers de 2500 HV0,5.

• Carboneto de silício puro 99%

• Material quimicamente inerte.

• Baixo coeficiente de expansão térmica.

• Possui porosidade menor que 0,2% devido a sua alta densidade.

• Ele pode suportar temperaturas de até 1.600°C.

• Resistência à compressão de 3.000 MPa e resistência à flexão de 600 MPa.

• Altamente elástico, possuindo um módulo de Young de cerca de 410 GPa.

• Bom condutor térmico, com uma condutividade térmica atingindo 120 W/mK.

Aplicações de materiais de carboneto de silício sinterizados sem pressão

As aplicações de materiais de SiC sinterizados sem pressão abrangem uma ampla gama de setores industriais. A indústria metalúrgica, eletrônica, empresas de engenharia, aeroespacial, automotiva e muitas outras indústrias de manufatura se beneficiam desses materiais de SiC sinterizados sem pressão. Aqui estão algumas das aplicações valiosas em que o carboneto de silício sinterizado sem pressão pode ajudar:

• Produção de anéis mecânicos, bicos e juntas para máquinas industriais pesadas.

• Aplicações de alta temperatura, como fornos industriais, passagens de cerâmica para isolamento elétrico e dissipadores de calor em semicondutores.

• Produção de espelhos ópticos que utilizam comprimentos de onda curtos para maior eficiência.

• Fabricação de abrasivos, selos mecânicos, ferramentas de corte, ferramentas de retificação e revestimentos de fornos em indústrias de alta tecnologia.

• Produção de blindagens militares, componentes de mísseis balísticos e coletes à prova de balas.

• Produção de bombas mecânicas, dispositivos eletrônicos de alta potência e semicondutores devido à dureza e alta condutividade térmica do carboneto de silício.

• O SiC sinterizado sem pressão pode ajudar você a produzir revestimentos rígidos resistentes a arranhões para outros materiais.

Valor de mercado atual e tendências de mercado do carboneto de silício sinterizado

Em 2023, o valor de mercado internacional do carboneto de silício sinterizado era de impressionantes $725 milhões. Desde então, a demanda global aumentou tremendamente, e o valor também. Em 2024, subiu para cerca de $1,8 bilhão, impressionante, não é? Com uma Taxa de Crescimento Anual Composta (CAGR) de 7,6%, o mercado ainda tem potencial para se expandir muito mais.

Alguns dos principais participantes desse setor são empresas de ponta como a CoorsTek, dos EUA, e a Saint-Gobain Performance Ceramics and Refractories, da França.

Se você está procurando comprar materiais de SiC sinterizados de alta qualidade e durabilidade, GGSCerâmica é a sua melhor aposta. Temos uma ampla gama de materiais de SiC sinterizados por reação e sem pressão, acessíveis e de alto desempenho, para satisfazer você.

Perguntas frequentes

Qual é o conteúdo energético do carboneto de silício sinterizado?

O conteúdo energético do carboneto de silício sinterizado é de cerca de 200.

O SiC sinterizado diretamente é melhor que o SiC ligado por reação?

Sim, você pode dizer que o grau de SiC sinterizado diretamente é melhor do que o grau de SiC ligado por reação porque ele tem melhor desempenho em temperaturas extremamente altas.

Por que o carboneto de silício sinterizado é o melhor material para produzir vedações?

A dureza e a abrasividade excepcionais do carboneto de silício sinterizado ajudam a produzir vedações de alta resistência. Essas vedações são confiáveis, duráveis e resistentes ao desgaste devido ao material de carboneto de silício sinterizado.

Conclusão

As propriedades impressionantes do carboneto de silício sinterizado estão gradualmente tornando o mundo mais fácil e agradável de se viver. Sim, é seguro dizer isso, considerando suas inúmeras aplicações e valiosas contribuições para diversos setores e economias em todo o mundo. Podemos dizer que os materiais SSiC são o futuro das cerâmicas avançadas. Agora é o melhor momento para investir!