SiC ligado por reação – Desempenho ideal para condições extremas

O SiC ligado por reação (RBSC) é um material cerâmico denso composto por partículas de carboneto de silício e de carbono. A cozedura provoca alterações mínimas nas suas dimensões, permitindo a produção com forma quase final sem custos adicionais de maquinagem após a cozedura.

Verificou-se que as estruturas porosas do RBSC dependem de várias variáveis-chave relacionadas com o grau de grafitização, o tamanho e a morfologia das fontes de carbono; a influência destas variáveis sobre o grau de reatividade do carbono em relação ao silício fundido foi enorme.

Alta resistência

O carboneto de silício é um material extremamente resistente e rígido, capaz de suportar elevados níveis de tensão sem comprometer a sua integridade estrutural. Devido à sua baixa densidade e elevada rigidez específica, o carboneto de silício é um material ideal em situações como os telescópios espaciais, em que é necessário ter em conta restrições de peso.

A inércia química do RB SiC torna-o ideal para aplicações em que entrará em contacto com produtos químicos agressivos. Além disso, a sua resistência aos choques térmicos permite-lhe suportar alterações repentinas nas condições ambientais.

Para aumentar a resistência à flexão e o módulo de elasticidade do SiC RB, investigámos de que forma diferentes teores de carbono afetam a sua microestrutura. Ao utilizar uma solução precursora composta por precursores de PF e FA, conseguimos controlar tanto o teor como a cristalinidade do carbono na nossa pré-forma porosa, produzindo SiC RB com propriedades de maior resistência à flexão e módulo de elasticidade.

Alta condutividade térmica

O SiC apresenta uma elevada condutividade térmica, com um valor aproximado de 300 W/mK, o que torna o RBSC uma excelente opção para aplicações que exigem desempenho a altas temperaturas.

O RBSC apresenta uma excelente resistência ao desgaste abrasivo e erosivo, tornando-o ideal para ambientes industriais exigentes. Além disso, o seu baixo coeficiente de expansão térmica permite rápidas flutuações de temperatura sem comprometer a integridade estrutural.

A distribuição granulométrica da matéria-prima utilizada na preparação das pré-formas de RBSC tem um enorme impacto na sua microestrutura e nas suas propriedades físicas, tais como os valores da resistência à flexão e do módulo de elasticidade. Um aumento do teor de negro de fumo resulta numa microestrutura melhorada, com valores mais elevados de resistência à flexão e do módulo de elasticidade nos produtos acabados com melhor microestrutura.

Expansão a baixa temperatura

O SiC ligado por reação oferece, em aplicações que exigem resistência a altas temperaturas, uma excelente capacidade de expansão térmica, obtida através da utilização de negro de fumo e grafite microesférica no seu processo de fabrico. A composição, a estrutura e as propriedades do SiC ligado por reação variam consoante o teor de carbono, a proporção, a morfologia e a forma das fontes de carbono utilizadas.

A ligação por reação constitui um método eficaz para a produção de materiais cerâmicos, tais como refratários, corpos de filtro porosos e componentes de desgaste, como vedantes mecânicos e rolamentos.

O SiC de RB é um material extremamente robusto e fiável que se destaca em diversos ambientes. Devido à sua baixa taxa de expansão térmica, este material é ideal para aplicações que exigem estabilidade dimensional precisa, tais como bombas, rolamentos e estranguladores de controlo de caudal. Além disso, este material versátil também pode ser utilizado no fabrico de componentes para equipamentos de produção de semicondutores, como os componentes de manuseamento de wafer.

Baixo atrito

O carboneto de silício ligado por reação (RBSC) é um material cerâmico versátil, que pode ser moldado em formas complexas para aplicações profissionais e industriais. O RBSC apresenta uma excelente resistência ao desgaste, com um baixo coeficiente de expansão; resistência à corrosão; bem como propriedades elétricas excecionais.

O RBSC é produzido através da infiltração de pré-formas porosas de carboneto de silício com silício líquido. Isto cria uma cerâmica com uma estrutura impermeável, resistente a fluidos moderadamente cáusticos e ácidos, bem como a hidrocarbonetos leves. Além disso, a sua composição impermeável e a textura da superfície reduzem o atrito, prolongando a vida útil dos componentes; sendo leve e rígido, é adequado para telescópios espaciais, onde existem limites de peso da carga útil; a sua superfície altamente estável dimensionalmente acrescenta ainda mais valor.

Elevada resistência química

O SiC ligado por reação é altamente resistente à corrosão química, o que o torna ideal para ambientes onde se utilizam materiais corrosivos. Além disso, a sua baixa expansão térmica e a sua resistência permitem-lhe suportar temperaturas extremas.

O processo de produção por ligação por reação consiste na injeção de silício fundido num material de carbono poroso moldado à forma da peça pretendida, onde reage com as moléculas de carbono para formar carboneto de silício.

Estudos demonstraram que a resistência à flexão, o módulo de elasticidade e a porosidade das cerâmicas RBSC dependem do seu teor e da proporção do material fonte de carbono. Alcançar uma gradação adequada, tanto em termos da fonte de carbono como da morfologia, melhora significativamente o desempenho; isto garante uma distribuição uniforme das partículas livres de SiC numa microestrutura compacta e propriedades superiores para os produtos finais.