Carbeto de silício em pó

O pó de carbeto de silício é um material abrasivo e refratário extremamente durável usado na produção de dispositivos eletrônicos de alta temperatura.

A produção envolve o aquecimento de areia de sílica com fontes de carbono, como o coque de petróleo, em um forno elétrico a arco para formar carbetos de silício pretos e verdes; o silício preto tem impurezas de ferro, produzindo tons mais escuros em seu acabamento.

Propriedades

O carbeto de silício (SiC) é um mineral industrial composto de silício e carbono que encontrou ampla aplicação para uso industrial como abrasivo, desde lixas e rebolos até revestimentos de fornos industriais e placas de cerâmica para coletes à prova de balas, além de substratos semicondutores para diodos emissores de luz (LEDs). O SiC também ocorre naturalmente como mineral moissanita. O SiC também pode ser encontrado naturalmente como mineral de moissanita. O SiC também pode ser encontrado naturalmente como moissanita. O SiC tem muitas aplicações, incluindo o uso como revestimento refratário para fornos industriais, bem como placas de cerâmica usadas com coletes à prova de balas para diodos emissores de luz - ele existe até mesmo naturalmente como mineral moissanita.

O alumínio apresenta excelente resistência à abrasão, suportando temperaturas de até 1.400 graus Celsius sem degradação significativa da resistência. Além disso, sua resistência à corrosão se estende à maioria dos ácidos inorgânicos, sais e álcalis comuns; no entanto, pode corroer em determinadas circunstâncias, como quando entra em contato com fluoretos ácidos ou ácidos fluorídricos.

O SiC é um material eletricamente isolante com alta resistência à tração e baixa gravidade específica, com propriedades quimicamente estáveis e eletricamente isolantes, oferecendo boa estabilidade química e características não magnéticas. Ele derrete a 2080 graus Celsius. A estrutura de SiC, de empacotamento estreito, permite a coordenação tetraédrica entre os átomos de silício e carbono para uma alta relação resistência-peso e propriedades de condutividade térmica.

Os pós de carbeto de silício podem ser fabricados para atingir vários níveis de pureza, estruturas cristalinas e tamanhos de partículas. Eles podem ser produzidos usando vários processos - redução carbotérmica por meio do processo de Acheson ou conversão de polímeros, bem como reações químicas de fase gasosa de alta temperatura - com vários métodos que levam à sua criação. Uma vez preparados, esses pós podem ser usados na fabricação de artigos de cerâmica, como formas refratárias para fornos industriais ou elementos de isolamento elétrico para dispositivos eletrônicos, como microprocessadores.

Aplicativos

O pó de carbeto de silício pode ser utilizado em diversas aplicações. Por ser um material muito resistente, com condutividade térmica e resistência química superiores, o carbeto de silício suporta temperaturas extremas que vão desde o vidro fundido até 1.400degC (2.552degF). O carbeto de silício é frequentemente encontrado como parte de refratários, como cerâmica, vidro e paredes de fornos, e até mesmo rebolos e lixas são fabricados com esse aditivo. Além disso, o carbeto de silício serve como material integral em semicondutores de alta temperatura e aplicações eletrônicas.

O carbono também pode ser encontrado em materiais compostos, como o carbeto de silício reforçado com fibra de carbono (CFRC), que é comumente encontrado em freios de automóveis e coletes à prova de balas devido à sua excelente resistência à tração e capacidade de suportar impactos de alta velocidade.

A sílica sinterizada é geralmente produzida por meio de sinterização de alta pressão a temperaturas que chegam a 11.000degC (1.815degF). O produto final apresenta uma estrutura extremamente compacta, composta por quatro átomos de silício e quatro de carbono ligados em um arranjo tetraédrico, propriedades não magnéticas e pode resistir à maioria dos produtos químicos, incluindo hidrocarbonetos alifáticos, álcalis, ácidos orgânicos e sais fundidos; no entanto, não pode resistir a agentes oxidantes fortes, como o ácido fluorídrico e o fluoreto de potássio.

Preparação

O carbeto de silício é um material refratário extremamente duro usado em aplicações que incluem rebolos, pedras de amolar, ferramentas de corte, jateamento de areia, cortadores de jato de água e cerâmica. Além disso, ele é parte integrante de fornos de alta temperatura usados para queimar vidros e cerâmicas em altas temperaturas. Disponível em vários tamanhos de partículas para usos específicos, bem como em formas pretas ou brancas - mais popularmente a primeira (estrutura cristalina Wurtzite) e a segunda (Zinc Blende)

Um pó de a-SiC tem estrutura cristalina hexagonal e dureza Mohs de 7. Ele pode suportar condições extremas com seu alto ponto de fusão e forte condutividade térmica, e não apresenta problemas de toxicidade nem características insolúveis em água ou álcool. Além disso, sua resistência a ácidos orgânicos, álcalis, sais e fluoretos ácidos o torna adequado para muitos usos na indústria e em aplicações de engenharia.

As aplicações avançadas exigem a produção de cristais únicos maiores de b-SiC usando o método Lely, para que possam ser cortados em gemas conhecidas como moissanita sintética. O SiC também pode ser unido por meio de resinas ou polímeros em fibras usadas para reforçar metais e outros materiais.

A invenção se refere a um processo de fabricação de pós de b-SiC por meio da mistura de uma fonte de Si composta de Si e C com um excesso de carbono, aquecendo a composição e, em seguida, filtrando, lavando e secando. Uma vez concluídos, esses pós de b-SiC podem ser facilmente pulverizados por meio de processos subsequentes, como filtração, lavagem e secagem.

Armazenamento

O carbeto de silício é uma das substâncias mais duras do mundo, rivalizando com o diamante e o carbeto de boro em termos de dureza. Usado em aplicações que exigem propriedades térmicas e mecânicas, como materiais resistentes ao desgaste, refratários, cerâmicas, semicondutores e abrasivos semicondutores e aplicações resistentes ao desgaste; revestimentos resistentes ao desgaste; resistência ao choque térmico; baixas taxas de expansão térmica e alta condutividade elétrica, o carbeto de silício oferece propriedades excepcionais de resistência, durabilidade e condutividade elétrica que o tornam uma opção versátil de material.

As indústrias aeroespaciais dependem muito de componentes de pó de SiC que suportam calor e pressão extremos, incluindo sistemas de freio usados em automóveis para melhorar o desempenho e, ao mesmo tempo, diminuir o desgaste de rotores e tambores. Enquanto isso, os setores de semicondutores o utilizam em equipamentos de processamento de wafer para gerenciar o calor com mais eficiência, bem como em placas de cerâmica de coletes à prova de balas que protegem os soldados de impactos de alta velocidade.

O carbeto de silício preto é produzido em um forno de resistência elétrica a altas temperaturas usando areia de quartzo e coque de petróleo como matérias-primas primárias. Ele tem uma dureza média entre a alumina fundida e o diamante sintético e pode ser usado como material abrasivo no processamento de materiais de baixa resistência à tração, como ferro fundido, metais não ferrosos, rochas, couro e borracha. Além disso, o carbeto de silício preto é frequentemente utilizado na produção de materiais refratários e aditivos metalúrgicos.