SiC sinterizado por reacción: rendimiento óptimo para condiciones extremas

El SiC sinterizado por reacción (RBSC) es un material cerámico denso compuesto por carburo de silicio y partículas de carbono. La cocción provoca cambios mínimos en sus dimensiones, lo que permite una producción con forma casi definitiva sin costes adicionales de mecanizado tras la cocción.

Se descubrió que las estructuras porosas del RBSC dependían de varias variables clave relacionadas con el grado de grafitización, el tamaño y la morfología de las fuentes de carbono; su influencia sobre el grado de reactividad del carbono con respecto al silicio fundido era enorme.

Alta resistencia

El carburo de silicio es un material extremadamente resistente y rígido, capaz de soportar altos niveles de tensión sin que se vea afectada su integridad estructural. Debido a su baja densidad y a su elevada rigidez específica, el carburo de silicio resulta un material idóneo en aplicaciones como los telescopios espaciales, en las que hay que tener en cuenta las restricciones de peso.

La inercia química del SiC de RB lo convierte en un material ideal para aplicaciones en las que entre en contacto con productos químicos agresivos. Además, su resistencia a los choques térmicos le permite soportar cambios repentinos en las condiciones ambientales.

Para aumentar la resistencia a la flexión y el módulo elástico del SiC de tipo RB, hemos estudiado cómo influyen los distintos contenidos de carbono en su microestructura. Mediante el uso de una solución precursora compuesta por precursores de PF y FA, hemos podido controlar tanto el contenido como la cristalinidad del carbono en nuestra preforma porosa, lo que nos ha permitido obtener un SiC de tipo RB con una mayor resistencia a la flexión y un mayor módulo elástico.

Alta conductividad térmica

El SiC presenta una elevada conductividad térmica, con un valor aproximado de 300 W/mK, lo que convierte al RBSC en una excelente opción para aplicaciones que requieren un buen rendimiento a altas temperaturas.

El RBSC presenta una excelente resistencia al desgaste abrasivo y erosivo, lo que lo convierte en el material ideal para entornos industriales exigentes. Además, su bajo coeficiente de expansión térmica permite rápidas fluctuaciones de temperatura sin que se vea comprometida su integridad estructural.

La distribución granulométrica de la materia prima utilizada en la preparación de las preformas de RBSC tiene un efecto enorme en su microestructura y en sus propiedades físicas, como los valores de resistencia a la flexión y del módulo de elasticidad. Un aumento del contenido de negro de humo da lugar a una microestructura mejorada, con mayores valores de resistencia a la flexión y del módulo de elasticidad en los productos acabados que presentan una mejor microestructura.

Expansión a baja temperatura

El SiC sinterizado por reacción ofrece a las aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas una capacidad de expansión térmica excepcional, que se consigue mediante el uso de negro de humo y grafito microesférico en su proceso de fabricación. La composición, la estructura y las propiedades del SiC sinterizado por reacción varían en función de su contenido en carbono, la proporción, la morfología y la forma de las fuentes de carbono utilizadas.

La unión por reacción constituye un método eficaz para la fabricación de materiales cerámicos, como materiales refractarios, cuerpos filtrantes porosos y componentes sujetos a desgaste, como sellos mecánicos y cojinetes.

El carburo de silicio (SiC) es un material extremadamente robusto y fiable que destaca en múltiples entornos. Gracias a su bajo coeficiente de expansión térmica, este material resulta ideal para aplicaciones que requieren una estabilidad dimensional precisa, como bombas, rodamientos y válvulas de control de caudal. Además, este material versátil también puede utilizarse para fabricar componentes destinados a equipos de fabricación de semiconductores, como los destinados a la manipulación de obleas.

Baja fricción

El carburo de silicio sinterizado por reacción (RBSC) es un material cerámico versátil, que puede moldearse en formas complejas para usos profesionales e industriales. El RBSC destaca por su excelente resistencia al desgaste, su bajo coeficiente de dilatación, su resistencia a la corrosión y sus extraordinarias propiedades eléctricas.

El RBSC se fabrica mediante la infiltración de silicio líquido en preformas porosas de carburo de silicio. De este modo se obtiene una cerámica con una estructura impermeable, resistente a fluidos moderadamente cáusticos y ácidos, así como a hidrocarburos ligeros. Además, su composición impermeable y la textura de su superficie reducen la fricción, lo que prolonga la vida útil de los componentes; además, es ligero y rígido, lo que lo hace adecuado para telescopios espaciales en los que existen límites de peso de la carga útil; su superficie, de gran estabilidad dimensional, aporta un valor añadido adicional.

Alta resistencia química

El SiC sinterizado por reacción es muy resistente a la corrosión química, lo que lo convierte en un material ideal para entornos en los que se utilizan materiales corrosivos. Además, su baja expansión térmica y su resistencia le permiten soportar temperaturas extremas.

La producción mediante sinterización por reacción consiste en inyectar silicio fundido en un material de carbono poroso moldeado con la forma de la pieza deseada, donde reacciona con las moléculas de carbono para formar carburo de silicio.

Las investigaciones han demostrado que la resistencia a la flexión, el módulo elástico y la porosidad de las cerámicas RBSC dependen del contenido y la proporción de la fuente de carbono. Lograr una gradación adecuada tanto en lo que respecta a la fuente de carbono como a la morfología mejora significativamente el rendimiento; esto garantiza una distribución uniforme de las partículas libres de SiC dentro de una microestructura compacta y unas propiedades superiores para los productos finales.