RB-SiC
Propriedades e áreas de aplicação
O carbeto de silício é a melhor opção de materiais de alto desempenho
O carbeto de silício possui características de desempenho notáveis. Tem uma dureza extremamente alta e forte resistência ao desgaste. Sua condutividade térmica é alta, o que lhe confere um excelente desempenho de dissipação de calor. Além disso, apresenta boa estabilidade química e é resistente à corrosão.
RB-SiC
Carbeto de silício ligado por reação
Propriedades
Propriedades físicas
Resistência a altas temperaturas: A temperatura de serviço de longo prazo em um ambiente oxidante é ≤1400°C e pode chegar a 1600°C em curto prazo (uma película protetora de SiO₂ é formada após a oxidação do silício livre).
Resistência a choques térmicos: Com um baixo coeficiente de expansão térmica (3,5-4,5×10-⁶/K), ele pode suportar o rápido ciclo de resfriamento e aquecimento a 1000°C.
Formação de quase rede: O SiC é gerado diretamente pela reação entre o silício e o carbono. Formas precisas (como estruturas porosas e componentes irregulares) podem ser formadas sem processos complexos de usinagem.
Resistência mecânica: A resistência à flexão é de 250-300 MPa, a resistência à compressão é de 1800-2000 MPa e a dureza é de HV 18-22 GPa (dureza de Mohs 9).
Economia
Baixo custo: A temperatura de produção (1400-1600°C) é mais baixa do que a do SiSiC (1600-1800°C), e os requisitos de matérias-primas são baixos. O preço é apenas 1/3 a 1/5 do preço do SiSiC.
Características do processo
Formação de quase rede: O SiC é gerado diretamente pela reação entre o silício e o carbono. Formas precisas (como estruturas porosas e componentes irregulares) podem ser formadas sem processos complexos de usinagem.
Alta porosidade: Contém 10-15% de poros em seu interior, que são preenchidos com silício livre (o conteúdo de silício livre é 10-15%). A densidade é de apenas 2,5-2,7 g/cm³ (menor que 3,0-3,15 g/cm³ de SiSiC).
Estabilidade química
Resistência à corrosão: Possui resistência moderada a ácidos (como ácido sulfúrico e ácido nítrico) e soluções alcalinas, mas o silício livre é facilmente corroído pelo ácido fluorídrico.
Resistência à oxidação: Quando a temperatura está acima de 1400°C, o silício livre é oxidado para formar uma camada de vidro SiO₂, que inibe a oxidação adicional.
Campos de aplicação típicos
Fornos industriais e tratamento térmico
Móveis para fornos: Placas de empurrar e saggars para sinterização de cerâmica (resistentes a altas temperaturas de 1300°C, com vida útil de 8 a 12 meses).
Trocadores de calor: dispositivos de recuperação de gás de combustão de alta temperatura (resistentes à erosão de partículas e à corrosão).
Componentes mecânicos e resistentes ao desgaste
Equipamento de jateamento de areia: Bicos de jateamento de carboneto de silício (com uma vida útil mais de 10 vezes superior à dos produtos de aço).
Componentes de bombas e válvulas: Impulsores de bombas de polpa e anéis de vedação (resistentes ao desgaste de partículas sólidas).
Proteção ambiental e energia
Dessulfurização de gás de combustão (FGD): Revestimentos de torres de absorção e tubos de pulverização (resistentes a meios corrosivos com um valor de pH de 2-12).
Usinas elétricas a carvão: Cotovelos de tubulações de transporte de pó de carvão (resistentes ao desgaste e à oxidação em alta temperatura).
Indústria química e metalurgia
Revestimentos de reatores: Materiais de revestimento para reatores resistentes a ácidos (como fornos de síntese de ácido clorídrico).
Fundição de zinco: Panelas de destilação (resistentes à corrosão do vapor metálico e a altas temperaturas).
Outros campos
Equipamentos auxiliares de semicondutores: Suportes de cadinho de quartzo (suportando o crescimento de wafers em altas temperaturas).
Indústria militar e aeroespacial: Capas de proteção térmica para cabeças de mísseis (resistentes ao aquecimento aerodinâmico a 1600°C em curto prazo).
Vantagens e limitações
| Vantagens | Produção em massa de baixo custo de formas complexas |
| Excelente resistência a choques térmicos, adequado para ambientes com flutuações de temperatura | |
| Resistência moderada à corrosão, atendendo à maioria dos requisitos industriais | |
| Limitações | O silício livre leva a uma diminuição da resistência em altas temperaturas (>1400°C, e a oxidação é acelerada) |
| A baixa densidade limita sua aplicação em cenários de alta pressão ou alta pureza | |
| Ele é facilmente corroído por meios altamente corrosivos, como o ácido fluorídrico |
Casos de aplicativos
Indústria de cerâmica
Uma empresa de azulejos na China adotou as placas de pressão RBSiC para substituir a mobília tradicional do forno de corindo. A produção por forno aumentou em 20%, e o custo de manutenção foi reduzido em 60%.
Proteção ambiental
O sistema FGD de uma usina elétrica a carvão nos Estados Unidos utilizou tubos de pulverização de RBSiC, com uma vida útil de 5 anos, muito superior à dos tubos de aço inoxidável, que é de 1 a 2 anos.
Fabricação de semicondutores
Uma fábrica de wafer no Japão usou suportes de cadinho de quartzo RBSiC, que funcionaram continuamente por 1.000 horas sem deformação a 1.500 °C, e o custo foi de apenas 40% do custo dos suportes de SiSiC.
Sugestões de seleção
| Cenários aplicáveis | Sensível ao orçamento e que requer resistência à oxidação em alta temperatura (≤1400°C) |
| Necessidade de formas complexas ou estruturas porosas (como distribuidores de gás) | |
| Com requisitos moderados de resistência ao desgaste e à corrosão | |
| Soluções alternativas | Se forem necessárias temperaturas mais altas (>1600°C) ou pureza ultra-alta, é recomendável fazer o upgrade para carbeto de silício siliconizado (SiSiC) ou carbeto de silício sinterizado (S-SiC) |
Exemplos de produtos
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