Propiedades y aplicaciones del carburo de silicio.
El carburo de silicio no es sólo un excelente material refractario. Pero también es un material de molienda, un material anticorrosión y un material térmicamente conductor de uso común. La principal sustancia química del carburo de silicio es el SiC, con otro nombre de carborundo. Obtiene muchas propiedades excelentes.
El carburo de silicio utilizado en productos industriales se sintetiza artificialmente a altas temperaturas de 2200-2500 ° C, lo que es casi inexistente en la naturaleza. Las principales materias primas del carburo de silicio sintético son la arena de cuarzo (sílice), el coque de petróleo y los materiales auxiliares son el aserrín, la sal, etc. El elemento de la arena de cuarzo es el SiO2, que proporciona silicio para el carburo de silicio. El elemento del coque de petróleo es el C, que proporciona carbono para el carburo de silicio. Los materiales auxiliares no participan en el proceso de reacción de fundición y la función de las astillas de madera es aumentar la permeabilidad de la carga del horno. La sal de mesa solo se agrega a la fundición del carburo de silicio verde, lo que hace que parezca de color verde.
Dividido por color, el carburo de silicio incluye el carburo de silicio negro y el carburo de silicio verde . Varían según la pureza y la dureza. La pureza del carburo de silicio negro es ligeramente menor que la del carburo de silicio verde. El carborundo negro tiene un contenido de SiC de al menos el 98%. El carborundo verde obtiene una pureza de SiC superior al 99%. Ambos son cristales de carburo de silicio de fase α.
Tanto el carburo de silicio verde como el negro tienen las siguientes propiedades comunes:
| Índice | Carburo de silicio negro (grado A) | Carburo de silicio verde |
| Composición química | SiC: 98-99,2% | SiC 98,8-99,5% |
| Dureza de Mohs: | 9.2-9.3 | 9.4-9.5 |
| Dureza vicker: | 28-32 GPa | 33-34 GPa |
| Gravedad específica: | 3,15-3,20 g/ cm3 | 3,2-3,45 g/ cm3 |
| Densidad aparente (LPD depende del tamaño): | 0,8-1,5 g/ cm3 | 0,6-1,5 g/ cm3 |
| Color: | Negro | Verde |
| Forma de partícula: | Hexagonal | Hexagonal |
| Módulo de elasticidad | 58-65×10 6 psi | 58-65×10 6 psi |
| Coeficiente de expansión termal | 3,9-4,5×10 -6 /°C | 4,0-4,8×10 -6 /°C |
| Conductividad térmica (a 25°C) | 70-130 W/M·K | 60-200W/M·K |
| Materia prima | Coque de petróleo, arena de cuarzo. | Coque de petróleo, arena de cuarzo, sal. |
| Especificaciones disponibles | F12-F220,F230-F1200,P40-P5000 | F12-F220,F230-F2000 |
Tanto el carburo de silicio verde como el negro tienen las siguientes propiedades comunes:
1. Estabilidad química a alta temperatura:
El carburo de silicio tiene un punto de fusión muy alto y una buena resistencia a las altas temperaturas, lo que puede mantener propiedades físicas y químicas estables en entornos de altas temperaturas. El carburo de silicio no se oxida a una temperatura de 1400 °C sino que forma una capa de película delgada de dióxido de silicio sobre la superficie del cristal. Como resultado, la fina película también da la apariencia del carburo de silicio con un colorido brillo de arcoíris.
2. Buena resistencia a altas temperaturas:
El carburo de silicio tiene un punto de fusión muy alto y puede soportar altas temperaturas que van desde 1800 a 1900 °C, con una temperatura aguas abajo de 2300 °C. El carburo de silicio también tiene buena resistencia y resistencia al impacto a altas temperaturas, lo que lo convierte en un material refractario de uso común. en la producción de acero.
3. Alta dureza:
El carburo de silicio tiene una dureza extremadamente alta, sólo inferior a la del diamante. Esto permite que el carburo de silicio tenga una excelente resistencia al desgaste y rendimiento de rectificado en campos como la fricción, el corte y el rectificado. En la escala de Mohs, la dureza de un diamante es Mohs 10,0, la dureza del carburo de silicio verde es Mohs 9,4-9,5 (dureza Vickers 33-34Gpa) y la dureza del carburo de silicio negro es Mohs 9,2-9,3 (dureza Vickers 28- 32Gpa).
4. Excelente resistencia a la corrosión:
El carburo de silicio tiene una excelente resistencia a la corrosión contra la mayoría de los ácidos y álcalis. No reacciona con ácidos y bases fuertes y puede usarse de manera estable durante mucho tiempo en temperaturas y ambientes químicos complejos.
5. Excelente conductividad térmica:
El carburo de silicio tiene una alta conductividad térmica, con una conductividad térmica de 60-200 W/M · K a temperatura ambiente, que puede transferir calor de manera efectiva. Por lo tanto, es adecuado para materiales o revestimientos térmicamente conductores, como disipadores de calor y disipadores de calor.
6. Menor coeficiente de expansión térmica:
El coeficiente de expansión térmica del carburo de silicio es de 3,9-4,5 x10-6/℃, y se utiliza para fabricar productos refractarios y las cerámicas de SiC son menos propensas a la fluencia y la deformación.
7. Excelente rendimiento de aislamiento:
El carburo de silicio tiene un alto rendimiento de aislamiento y puede mantener un rendimiento de aislamiento estable en altas temperaturas y condiciones de alto campo eléctrico. Por lo tanto, se utiliza a menudo como componentes electrónicos y materiales aislantes y también es la principal materia prima para generar cerámicas de carburo de silicio.
8. Menor densidad aparente:
La gravedad específica del carburo de silicio es de 3,2 g/cm3, que es inferior a la de la mayoría de los metales y al corindón.
9. Fragilidad y dureza:
Aunque el carburo de silicio tiene una gran dureza, tiene una gran fragilidad y una tenacidad ligeramente pobre. La tenacidad del carburo de silicio negro es mayor que la del carburo de silicio verde.