Carburo de silicio

- May 11, 2020-

Carburo de silicio, compuesto cristalino de silicio y carbono extremadamente duro, producido sintéticamente. Su fórmula química es SiC. Desde finales del siglo XIX, el carburo de silicio ha sido un material importante para lijas, muelas y herramientas de corte. Más recientemente, ha encontrado aplicación en revestimientos refractarios y elementos de calefacción para hornos industriales, en piezas resistentes al desgaste para bombas y motores de cohetes, y en sustratos semiconductores para diodos emisores de luz.

El método moderno de fabricación de carburo de silicio para las industrias de abrasivos, metalúrgicos y refractarios es básicamente el mismo que el desarrollado por Acheson. Una mezcla de purosílicearenay el carbono en forma de coque finamente molido se forma alrededor de un conductor de carbono dentro de un tipo de resistencia eléctrica de ladrillohorno. La corriente eléctrica pasa a través del conductor, provocando unreacción químicaen el que el carbono en el coque y el silicio en la arena se combinan para formar SiC ymonóxido de carbonogas. El funcionamiento de un horno puede durar varios días, durante los cuales las temperaturas varían de 2,200 ° a 2,700 ° C (4,000 ° a 4,900 ° F) en el núcleo a aproximadamente 1,400 ° C (2,500 ° F) en el borde exterior. La energíaconsumosupera los 100,000 kilovatios-hora por carrera. Al finalizar la ejecución, el producto consiste en un núcleo de cristales de SiC verde a negro, unidos de manera holgada, rodeados de materia prima parcial o totalmente no convertida. El bultoagregares triturado, molido y tamizado en varios tamaños apropiados para el uso final.

Para aplicaciones especiales, el carburo de silicio se produce mediante una serie de procesos avanzados.Carburo de silicio unido por reacciónse produce mezclando polvo de SiC con carbón en polvo y un plastificante, formando la mezcla en la forma deseada, quemando el plastificante y luego infundiendo el objeto encendido con silicio gaseoso o fundido, que reacciona con el carbono para formar SiC adicional. Las capas de SiC resistentes al desgaste pueden formarse mediante vapor químico.declaración, un proceso en el que volátilcompuestosque contienen carbono y silicio se hacen reaccionar a altas temperaturas en presencia dehidrógeno. Para aplicaciones electrónicas avanzadas, se pueden cultivar grandes cristales individuales de SiC a partir de vapor; la bola se puede cortar en obleas de forma muy similar al silicio para la fabricación en dispositivos de estado sólido. Para el refuerzo de metales u otras cerámicas, las fibras de SiC se pueden formar de varias maneras, incluida la deposición química de vapor y la cocción de fibras de polímeros que contienen silicio.

Hasta la invención deCarburo de boroen 1929, el carburo de silicio fue el más durosintéticomaterial conocido Tiene unDureza de Mohscalificación de 9, acercándose a la del diamante. Además de la dureza, los cristales de carburo de silicio tienen características de fractura que los hacen extremadamente útiles en muelas abrasivas y en productos de papel y tela abrasivos. Su alta conductividad térmica, junto con su resistencia a altas temperaturas, bajaexpansión térmicay la resistencia a la reacción química hace que el carburo de silicio sea valioso en la fabricación de ladrillos de alta temperatura y otros refractarios. También se clasifica como unsemiconductor, teniendo una conductividad eléctrica entre la de metales y materiales aislantes Esta propiedad, en combinación con sus propiedades térmicas, hace que el SiC sea un sustituto prometedor para los semiconductores tradicionales como el silicio en aplicaciones de alta temperatura.