Descrizione dei prodotti
Carburo di silicio (SiC), noto anche comecarborundum, è un composto chimico duro contenente silicio e carbonio. Un semiconduttore ad ampio gap di banda, si presenta in natura come il minerale estremamente raro moissanite, ma è stato prodotto in massa-come polvere e cristallo dal 1893 per essere utilizzato come abrasivo. I grani di carburo di silicio possono essere legati insieme mediante sinterizzazione per formare ceramiche molto dure ampiamente utilizzate in applicazioni che richiedono elevata resistenza, come freni e frizioni per auto e piastre ceramiche in giubbotti antiproiettile. Grandi cristalli singoli di carburo di silicio possono essere coltivati con il metodo Lely e tagliati in gemme note come moissanite sintetica.
Le applicazioni elettroniche del carburo di silicio come diodi a emissione luminosa (LED) e rilevatori nelle prime radio furono dimostrate per la prima volta intorno al 1907. Il SiC viene utilizzato nei dispositivi elettronici a semiconduttore che funzionano a temperature elevate o tensioni elevate, o entrambi.
Specifica
| Grado | Si (%) | C (%) | S (%) | P (%) | Umidità | Dimensioni (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SiC65/15 | Maggiore o uguale a 65 | Maggiore o uguale a 15 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 1,0 | 0–3, 10–50 |
| SiC60/20 | Maggiore o uguale a 60 | Maggiore o uguale a 20 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 1,0 | 1–10, Polvere |
| SiC55/25 | Maggiore o uguale a 55 | Maggiore o uguale a 25 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 0,05 | Inferiore o uguale a 1,0 | Personalizzato |
Usi dei prodotti
Utensili abrasivi e da taglio
Dischi da taglio in SiC
Nel settore manifatturiero, viene utilizzato per la sua durezza nei processi di lavorazione abrasivi come la molatura, la levigatura, il taglio a getto d'acqua-e la sabbiatura. Il SiC fornisce un'alternativa molto più affilata e dura alla sabbiatura rispetto all'ossido di alluminio. Particelle di carburo di silicio vengono laminate sulla carta per creare la carta vetrata e il grip tape sugli skateboard.
Nel settore artistico, il carburo di silicio è un abrasivo popolare nei moderni lapidari grazie alla durabilità e al basso costo del materiale.
Nel 1982 fu scoperto un composto eccezionalmente resistente di baffi di ossido di alluminio e carburo di silicio. Lo sviluppo di questo composito prodotto in laboratorio-in un prodotto commerciale ha richiesto solo tre anni. Nel 1985 furono introdotti sul mercato i primi utensili da taglio commerciali realizzati con questo composito rinforzato con baffi di allumina e carburo di silicio-.
Materiale strutturale
Il carburo di silicio viene utilizzato per le piastre antitrauma dei giubbotti balistici
Negli anni '80 e '90, il carburo di silicio è stato studiato in diversi programmi di ricerca per turbine a gas ad alta-temperatura in Europa, Giappone e Stati Uniti. I componenti erano destinati a sostituire le pale delle turbine in superlega di nichel o le alette degli ugelli. Tuttavia, nessuno di questi progetti ha portato ad una produzione in quantità, principalmente a causa della sua bassa resistenza agli urti e della sua bassa tenacità alla frattura.
Come altre ceramiche dure (vale a dire allumina e carburo di boro), il carburo di silicio viene utilizzato nelle armature composite (ad esempio le armature Chobham) e nelle piastre ceramiche dei giubbotti antiproiettile. Dragon Skin, prodotto da Pinnacle Armor, utilizzava dischi di carburo di silicio. Una migliore tenacità alla frattura nell'armatura SiC può essere facilitata attraverso il fenomeno della crescita anormale del grano o AGG. La crescita di grani di carburo di silicio anormalmente lunghi può servire a conferire un effetto di indurimento attraverso il crack-wake bridging, simile al rinforzo dei baffi. Simili effetti di indurimento dell'AGG- sono stati riportati nel nitruro di silicio (Si3N4).
Il carburo di silicio viene utilizzato come materiale di supporto e di ripiano nei forni ad alta-temperatura, ad esempio per la cottura di ceramica, fusione del vetro o fusione del vetro. I ripiani del forno SiC sono considerevolmente più leggeri e più resistenti dei tradizionali ripiani in allumina.
Nel dicembre 2015, l'infusione di nano-particelle di carburo di silicio nel magnesio fuso è stata menzionata come un modo per produrre una nuova lega resistente e plastica adatta all'uso in aeronautica, aerospaziale, automobilistica e micro-elettronica.
Parti di automobili
Il freno a disco in "carbonio-ceramica" in carburo di silicio della Porsche Carrera GT
Il composito di carbonio-infiltrato di silicio-carbonio viene utilizzato per i dischi freno "ceramici" ad alte-prestazioni, poiché possono resistere a temperature estreme. Il silicio reagisce con la grafite nel composito di carbonio-carbonio per diventare carburo di silicio rinforzato con fibra di carbonio--(C/SiC). Questi dischi freno vengono utilizzati su alcune-auto sportive stradali, supercar e altre auto ad alte prestazioni tra cui la Porsche Carrera GT, la Bugatti Veyron, la Chevrolet Corvette ZR1, la McLaren P1, Bentley, Ferrari, Lamborghini e alcune specifiche auto Audi ad alte-prestazioni. Il carburo di silicio viene utilizzato anche in forma sinterizzata per i filtri antiparticolato diesel. Viene anche utilizzato come additivo per l'olio per ridurre l'attrito, le emissioni e le armoniche.
Sistemi elettrici
La prima applicazione elettrica del SiC è stata come protezione contro le sovratensioni nei parafulmini nei sistemi di alimentazione elettrica. Questi dispositivi devono presentare un'elevata resistenza finché la tensione ai loro capi non raggiunge una certa soglia VTa quel punto la loro resistenza deve scendere ad un livello inferiore e mantenere questo livello finché la tensione applicata non scende al di sotto di VTimmissione di corrente nel terreno.
Si capì subito che il SiC aveva una resistenza dipendente dalla tensione-e quindi colonne di pellet di SiC furono collegate tra le linee elettriche ad alta-tensione e la terra. Quando un fulmine colpisce la linea aumenta sufficientemente la tensione della linea, la colonna SiC conduce, consentendo alla corrente d'urto di passare in modo innocuo verso terra invece che lungo la linea elettrica. Le colonne SiC hanno dimostrato di condurre in modo significativo alle normali tensioni operative della linea di alimentazione-e pertanto hanno dovuto essere posizionate in serie con uno spinterometro. Questo spinterometro viene ionizzato e reso conduttivo quando un fulmine aumenta la tensione del conduttore della linea elettrica, collegando così efficacemente la colonna SiC tra il conduttore di potenza e la terra. Gli spinterometri utilizzati nei parafulmini sono inaffidabili, poiché non riescono a innescare un arco quando necessario o non riescono a spegnersi successivamente, in quest'ultimo caso a causa di guasti ai materiali o contaminazione da polvere o sale. L'utilizzo delle colonne SiC era originariamente inteso per eliminare la necessità dello spinterometro nei parafulmini. Gli scaricatori SiC con gap venivano utilizzati per la protezione dai fulmini-e venduti, tra gli altri, con i marchi GE e Westinghouse. Lo scaricatore SiC con gap è stato in gran parte sostituito da varistori no-gap che utilizzano colonne di pellet di ossido di zinco.
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