RB-SiC
Propiedades y ámbitos de aplicación
El carburo de silicio es la elección más destacada entre los materiales de alto rendimiento
El carburo de silicio posee notables características de rendimiento. Tiene una dureza extremadamente alta y una gran resistencia al desgaste. Su conductividad térmica es elevada, lo que le confiere una excelente capacidad de disipación del calor. Además, presenta una buena estabilidad química y es resistente a la corrosión.
RB-SiC
Carburo de silicio ligado por reacción
Propiedades
Propiedades físicas
Resistencia a altas temperaturas: La temperatura de servicio a largo plazo en un entorno oxidante es ≤1400°C, y puede alcanzar 1600°C a corto plazo (se forma una película protectora de SiO₂ tras la oxidación del silicio libre).
Resistencia al choque térmico: Con un bajo coeficiente de dilatación térmica (3,5-4,5×10-⁶/K), puede soportar el rápido ciclo de enfriamiento y calentamiento a 1000°C.
Conformación cercana a la red: El SiC se genera directamente mediante la reacción entre el silicio y el carbono. Pueden formarse formas precisas (como estructuras porosas y componentes irregulares) sin necesidad de complejos procesos de mecanizado.
Resistencia mecánica: La resistencia a la flexión es de 250-300 MPa, la resistencia a la compresión es de 1800-2000 MPa, y la dureza es HV 18-22 GPa (dureza Mohs 9).
Economía
Bajo coste: La temperatura de producción (1400-1600°C) es inferior a la del SiSiC (1600-1800°C), y los requisitos de materias primas son bajos. El precio es sólo de 1/3 a 1/5 del del SiSiC.
Características del proceso
Conformación cercana a la red: El SiC se genera directamente mediante la reacción entre el silicio y el carbono. Pueden formarse formas precisas (como estructuras porosas y componentes irregulares) sin necesidad de complejos procesos de mecanizado.
Alta porosidad: Contiene poros de 10-15% en su interior, que están rellenos de silicio libre (el contenido de silicio libre es de 10-15%). La densidad es de sólo 2,5-2,7 g/cm³ (inferior a los 3,0-3,15 g/cm³ del SiSiC).
Estabilidad química
Resistencia a la corrosión: Tiene una resistencia moderada a los ácidos (como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico) y a las soluciones alcalinas, pero el silicio libre se corroe fácilmente con el ácido fluorhídrico.
Resistencia a la oxidación: Cuando la temperatura es superior a 1400°C, el silicio libre se oxida para formar una capa de vidrio de SiO₂, que inhibe la oxidación posterior.
Campos de aplicación típicos
Hornos industriales y tratamiento térmico
Mobiliario para hornos: Placas de empuje y saggars para sinterización de cerámica (resistentes a altas temperaturas de 1300°C, con una vida útil de 8-12 meses).
Intercambiadores de calor: Dispositivos de recuperación de gases de combustión a alta temperatura (resistentes a la erosión por partículas y a la corrosión).
Componentes mecánicos y resistentes al desgaste
Equipos de chorro de arena: Boquillas de chorro de arena de carburo de silicio (con una vida útil más de 10 veces superior a la de los productos de acero).
Componentes de bombas y válvulas: Impulsores de bombas de lodos y anillos de estanqueidad (resistentes al desgaste de partículas sólidas).
Protección del medio ambiente y energía
Desulfuración de gases de combustión (FGD): Revestimientos de torres de absorción y tuberías de pulverización (resistentes a medios corrosivos con un valor de pH de 2-12).
Centrales eléctricas de carbón: Codos de tuberías de transporte de polvo de carbón (resistentes al desgaste y a la oxidación a alta temperatura).
Industria química y metalúrgica
Revestimientos de reactores: Materiales de revestimiento para reactores resistentes a los ácidos (como los hornos de síntesis de ácido clorhídrico).
Fundición de zinc: Calderas de destilación (resistentes a la corrosión del vapor metálico y a las altas temperaturas).
Otros campos
Equipos auxiliares para semiconductores: Soportes de crisol de cuarzo (soportan el crecimiento de obleas a altas temperaturas).
Industria militar y aeroespacial: Cubiertas protectoras térmicas para cabezas buscadoras de misiles (resistentes al calentamiento aerodinámico a 1600°C a corto plazo).
Ventajas y limitaciones
| Ventajas | Producción en serie de formas complejas a bajo coste |
| Excelente resistencia a los choques térmicos, adecuada para entornos con fluctuaciones de temperatura | |
| Resistencia moderada a la corrosión, cumple la mayoría de los requisitos industriales | |
| Limitaciones | El silicio libre provoca una disminución de la resistencia a altas temperaturas (>1400°C, y la oxidación se acelera) |
| La baja densidad limita su aplicación en escenarios de alta presión o alta pureza | |
| Es fácilmente erosionable por medios altamente corrosivos como el ácido fluorhídrico |
Casos de aplicación
Industria cerámica
Una empresa azulejera de China adoptó las placas de empuje de RBSiC para sustituir los muebles tradicionales de corindón del horno. La producción por horno aumentó en 20%, y el coste de mantenimiento se redujo en 60%.
Protección del medio ambiente
El sistema FGD de una central eléctrica de carbón de Estados Unidos utilizó tuberías de pulverización de RBSiC, con una vida útil de 5 años, muy superior a los 1-2 años de las tuberías de acero inoxidable.
Fabricación de semiconductores
Una fábrica de obleas de Japón utilizó soportes de crisol de cuarzo de RBSiC, que funcionaron de forma continua durante 1.000 horas sin deformarse a 1.500°C, y su coste fue sólo 40% del de los soportes de SiSiC.
Sugerencias de selección
| Escenarios aplicables | Sensible al presupuesto y que requiere resistencia a la oxidación a alta temperatura (≤1400°C) |
| Necesidad de formas complejas o estructuras porosas (como distribuidores de gas) | |
| Con requisitos moderados de resistencia al desgaste y a la corrosión | |
| Soluciones alternativas | Si se requieren temperaturas más altas (>1600°C) o una pureza ultra alta, se recomienda utilizar carburo de silicio siliconizado (SiSiC) o carburo de silicio sinterizado (S-SiC). |
Ejemplos de productos
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