O que é carboneto de silício sinterizado?
O carboneto de silício sinterizado é um material cerâmico de engenharia avançado. Não é apenas um material comum para retificação, mas também um material essencial indispensável em áreas de alta tecnologia, como semicondutores e aviação. Seu excelente desempenho o torna um dos materiais preferidos para aplicações de alta resistência à temperatura, corrosão e desgaste.
Normalmente, é feito pela sinterização de pó de carboneto de silício a uma alta temperatura de 2000℃ a 2600℃ em um vácuo ou ambiente inerte.
Por meio da sinterização em alta temperatura, as partículas de pó de carboneto de silício se ligam e formam uma estrutura densa (atingindo uma densidade de mais de 99%), proporcionando maior densidade e resistência mecânica, além da capacidade de suportar maior pressão e estresse.
Características do Carboneto de Silício Sinterizado
Resistência ao desgaste e à abrasão
O carboneto de silício sinterizado possui excelente resistência ao desgaste. Mesmo sob condições de trabalho adversas, como atrito em alta velocidade, alta pressão e abrasão de partículas, o carboneto de silício sinterizado consegue manter uma taxa de desgaste extremamente baixa e uma precisão dimensional estável. Pode ser utilizado em peças de alta velocidade, como selos mecânicos, rolamentos e corpos de bombas.
Propriedades resistentes à corrosão
O carboneto de silício sinterizado possui forte resistência à corrosão. Graças à sua alta resistência à corrosão, pode ser armazenado de forma estável em diversos meios corrosivos, como ácidos fortes, bases fortes, solventes orgânicos, etc. Ele permanece estável em diversos meios corrosivos, como ácidos fortes, bases fortes, solventes orgânicos, etc. O carboneto de silício sinterizado possui uma ampla gama de aplicações em algumas indústrias química, petrolífera e de fabricação de papel.
Resistência à temperatura e à fluência
Uma das características mais notáveis do carboneto de silício sinterizado é seu excelente desempenho em altas temperaturas. Em temperaturas extremamente altas, próximas a 1750 °C, ele ainda consegue manter níveis de resistência comparáveis aos da temperatura ambiente. Mais importante ainda, devido ao seu alto módulo de elasticidade e estrutura cristalina, o carboneto de silício sinterizado apresenta resistência à fluência extremamente alta em ambientes de alta temperatura e alta pressão, e praticamente não ocorre deformação por fluência mesmo sob tensão contínua, tornando-o o material preferido para peças estruturais e componentes de alta temperatura.
Desempenho de choque térmico
A resistência ao choque térmico do carboneto de silício sinterizado também é excelente. Trata-se de uma estrutura onde uma variedade de excelentes propriedades trabalham em conjunto. A alta condutividade térmica (125 W/mK) permite que ele conduza calor de forma rápida e uniforme, o que previne eficazmente a geração de tensões localizadas; enquanto o baixo coeficiente de expansão (4,0 × 10⁻⁶/°C) pode minimizar as mudanças dimensionais causadas pela temperatura.
A excelente resistência ao choque térmico torna o carboneto de silício sinterizado mais confiável em ambientes com mudanças rápidas de temperatura, como fornos de alta temperatura e trocadores de calor.
Outros tipos de carboneto de silício
Comparado ao carboneto de silício sinterizado, embora o carboneto de silício ligado por reação (RBSiC) apresente custos de produção mais baixos e menor contração dimensional, sua resistência mecânica e resistência à corrosão são relativamente baixas. A densidade típica do carboneto de silício ligado por reação é de 3,06 g/cm³ e a temperatura máxima de operação é de cerca de 1300 °C.
O carboneto de silício CVD é conhecido por sua pureza ultra-alta (>99,9995%) e é particularmente adequado para os exigentes requisitos da indústria de semicondutores. No entanto, seu custo de produção é alto e sua utilização é limitada na fabricação de componentes grandes e com formatos complexos.
O carboneto de silício sinterizado em fase líquida pode ser densificado em temperaturas mais baixas e ter melhores propriedades mecânicas pela adição de auxiliares de sinterização, mas seu desempenho em altas temperaturas é relativamente ruim.
Vantagens e limitações do SiC sinterizado
Pontos fortes:
- Possui excelentes propriedades mecânicas e de alta temperatura e pode manter boa estabilidade em altas temperaturas (1600°C)
- Resistência à corrosão
- Alta dureza e resistência ao desgaste
- Excelente condutividade térmica e forte resistência ao choque térmico
limitação:
- O custo de produção é alto
- O processamento é difícil e requer algum equipamento especial de processamento
- A tenacidade do carboneto de silício sinterizado será relativamente baixa
Aplicações do Carboneto de Silício Sinterizado
Aplicações de alta temperatura
O carboneto de silício sinterizado possui excelente resistência a altas temperaturas e à oxidação. Ele ainda pode operar de forma estável mesmo em altas temperaturas de 1600 °C. Pode ser usado na fabricação de trocadores de calor, componentes de queimadores, acessórios para fornos e outras aplicações.
Aplicações Industriais
A excelente resistência ao desgaste e dureza do carboneto de silício sinterizado são muito adequadas para aplicações em alguns campos de resistência ao desgaste, como selos mecânicos, rolamentos e peças de corpos de bombas. Seu excelente desempenho garante uso a longo prazo e possui boa estabilidade dimensional.
Aplicações Químicas
O carboneto de silício sinterizado possui excelente resistência à corrosão e pode lidar com diversos ácidos fortes, álcalis fortes e diversos meios corrosivos. É uma escolha de material ideal para a indústria química. Pode ser encontrado em algumas peças de bombas químicas, trocadores de calor, revestimentos de reatores, etc.
Aplicações de semicondutores
Na indústria de semicondutores, o carboneto de silício sinterizado é extremamente crítico. É um material essencial e indispensável em equipamentos de fabricação de semicondutores. Ele pode ser usado na fabricação de portadores de wafers, componentes de câmaras de processo, dispositivos de tratamento térmico, etc. As propriedades do carboneto de silício sinterizado se adaptam perfeitamente a essas aplicações.
Automotivo Aeroespacial
As indústrias automotiva e aeroespacial são extremamente exigentes em termos de seleção de materiais, exigindo fortes propriedades mecânicas e térmicas, e o carboneto de silício sinterizado atende a esses requisitos. Ele pode ser usado em peças de alta temperatura e alta velocidade, como sistemas de freios, componentes de motores e turbocompressores de automóveis; e na indústria aeroespacial, é usado principalmente em peças-chave, como componentes de extremidades quentes de motores e sistemas de proteção térmica.
Conclusão
Com a otimização e inovação contínuas dos processos de fabricação, o desempenho do carboneto de silício sinterizado continuará a melhorar e seu escopo de aplicação se tornará cada vez mais amplo. Ao mesmo tempo, ele também desempenha um papel insubstituível na indústria moderna.