Tout ce que vous devez savoir sur les plaques de carbure de silicium

Les plaques de carbure de silicium sont des matériaux durs et résistants couramment utilisés dans les applications industrielles et techniques. Cet article présente tout ce qu'il faut savoir sur ce matériau polyvalent : sa composition, ses procédés de fabrication et ses applications.

La dureté de ces plaques leur permet d'offrir une protection contre de multiples menaces, telles que les balles et les obus perforants, tout en offrant une résistance chimique exceptionnelle.

Dureté

Le carbure de silicium (SiC) est l'un des matériaux les plus durs qui soient, après le diamant. En raison de cette dureté extrême, le carbure de silicium est idéal pour les plaques de blindage, les outils de coupe et les composants résistants à l'usure. Il possède d'excellentes propriétés mécaniques, notamment la résistance à la rupture, le module d'Young et la résistance à la flexion.

Les plaques SiC font partie intégrante des systèmes de blindage de corps et de véhicules pour les applications balistiques, offrant une protection contre divers types de projectiles allant des balles de pistolet aux fragments à grande vitesse. Leur construction légère permet une plus grande mobilité et un plus grand confort pour les utilisateurs, tout en allégeant la charge des véhicules.

Les propriétés uniques du carbure de silicone en font un excellent choix pour les applications militaires et policières, y compris les applications de blindage des corps et des véhicules. Il peut résister aux impacts de balles et d'obus perforants avec une pénétration significative ; il protège en outre contre les fragments à grande vitesse ainsi que contre les menaces chimiques.

GAB Neumann propose des produits en carbure de silicone pour les équipements de traitement et la protection balistique, en utilisant un processus de fabrication complexe consistant en la préparation de poudres et le mélange avec des liants, l'extrusion ou la mise en forme par pression isostatique à froid, l'usinage et enfin le frittage à haute température et sous pression. Le matériau haute performance produit est comparable au carbure de bore en termes de densité, de dureté et de capacités balistiques, mais à un coût de fabrication inférieur, ce qui en fait une alternative supérieure aux céramiques d'alumine dans ces applications.

Conductivité thermique

Les plaques de carbure de silicium présentent une conductivité thermique élevée et peuvent se réchauffer ou se refroidir rapidement, ce qui les rend adaptées aux applications où les températures fluctuent rapidement, telles que les fours ou d'autres environnements de traitement thermique. En outre, ce matériau présente de faibles taux de dilatation thermique, ce qui le rend stable même dans les environnements qui connaissent des changements de température rapides.

Le SiC est un matériau exceptionnellement dur, solide et chimiquement inerte, ce qui lui confère une grande résistance à la corrosion dans les environnements difficiles - idéal pour les processus industriels qui utilisent des produits chimiques ou d'autres substances corrosives. En outre, la résistance aux dommages mécaniques du SiC signifie qu'il peut supporter des niveaux élevés de stress sans être endommagé ou déformé.

La résistance chimique du carbure de silicium est également bénéfique pour les applications de haute technologie, notamment les miroirs de télescopes spatiaux. En raison de sa capacité à résister à des températures extrêmement élevées tout en conservant son intégrité, le SiC est un matériau idéal pour ces miroirs, ce qui fait que les télescopes astronomiques soumis à d'intenses niveaux de chaleur conviennent parfaitement aux miroirs fabriqués en SiC. Les accélérateurs de particules utilisent aussi fréquemment ce matériau en raison de sa capacité à supporter des températures et des tensions élevées sans fondre ni altérer leurs performances.

Le carbure de silicium se présente sous différentes formes et possède des qualités et des propriétés uniques. Le carbure de silicium alpha (a-SiC), dont la structure cristalline hexagonale est similaire à la wurtzite, est le plus couramment utilisé dans les applications industrielles. Le carbure de silicium bêta (b-SiC), avec sa structure cristalline en zinc blende qui le rend moins fragile que sa version alpha, a moins d'applications mais reste un choix économique.

Résistance aux températures élevées

Les plaques de carbure de silicium offrent une résistance exceptionnelle aux températures élevées, une qualité indispensable dans de nombreuses applications industrielles. Fabriqué par frittage de poudre de SiC sous une pression et une chaleur extrêmes, ce matériau céramique donne un produit extrêmement dense qui conserve sa résistance mécanique même à des températures élevées. Grâce à sa capacité à résister aux chocs thermiques et à la dégradation chimique dans des environnements difficiles, le carbure de silicium est un excellent choix pour la protection des armures, les outils de coupe, les composants résistants à l'usure et les composants résistants à l'usure en général.

Le carbure de silicium se distingue des autres matériaux céramiques par sa très faible dilatation thermique et sa résistance à la corrosion par les substances acides, ce qui le rend adapté aux applications de traitement chimique où les matériaux peuvent entrer en contact avec des acides, des abrasifs ou d'autres produits chimiques agressifs. Les plaques de carbure de silicium présentent également des propriétés électriques exceptionnelles, ce qui les rend adaptées aux substrats de semi-conducteurs ou aux composants électroniques.

Les plaques de carbure de silicium sont produites en plusieurs étapes, depuis la préparation de la poudre et le mélange avec des liants, la mise en forme, le frittage et le broyage/polissage jusqu'à l'emballage du produit final dans des cartons/boîtes en bois ou sur mesure selon les spécifications du client. Les plaques de carbure de silicium ont de nombreuses applications, notamment les meules de coupe/meule de différents types/grades/tailles ou les meules fabriquées à partir de ces plaques ; les revêtements résistants à la chaleur pour les broyeurs à boulets ainsi que les buses de grenaillage/composants de cyclone nécessitant une résistance à l'érosion ne sont que quelques exemples des utilisations/applications/applications où l'on peut trouver des plaques/tôles/barrières de carbure de silicium.

Résistance chimique

Le carbure de silicium est très résistant aux produits chimiques, ne présentant aucun changement de comportement même en présence d'acides et d'alcalis puissants, ce qui le rend adapté aux environnements impliquant des gaz ou des liquides corrosifs. En outre, il présente d'excellentes propriétés de résistance aux chocs thermiques tout en restant dimensionnellement stable à des températures élevées.

La stabilité chimique du carbure de silicium lui permet d'être utilisé comme matériau abrasif dans les outils de coupe et d'autres applications industrielles. Sa dureté Mohs de 9,5 (presque équivalente à celle du diamant) lui confère des propriétés de meulage supérieures et ses caractéristiques de rupture le rendent également utilisable pour les produits abrasifs en papier et en tissu.

La céramique de carborundum est souvent utilisée dans l'impression au carborundum, une forme d'impression au collagraphe. Enduite d'une pâte contenant des grains de carborundum, une plaque d'aluminium est placée sur une presse à plateau roulant utilisée pour l'impression en creux afin de produire des marques imprimées sur sa surface.

Les plaques de carbure de silicium, en raison de leur dureté exceptionnelle, de leur protection contre les menaces multiples et de leur durabilité, sont un élément indispensable des équipements de protection et des armures modernes. Les plaques de carbure de silicium sont utilisées dans les gilets pare-balles, les casques et autres systèmes de blindage portés par le personnel militaire, les forces de l'ordre et le personnel de sécurité, en particulier lorsqu'il s'agit de menaces balistiques telles que les balles, les éclats d'obus et les projectiles perforants. En outre, la légèreté des plaques SiC réduit l'usure et la fatigue des porteurs.