O SiC é encontrado em meteoritos e é quase inexistente na natureza; portanto, os pós de SiC para aplicações industriais são sintetizados termicamente. O principal método de produção industrial de carboneto de silício é a redução elétrica direta (em forno de resistência) de areia de quartzo (sílica) com coque (C), geralmente a uma temperatura de 1900°C ou mais, quando a reação química que ocorre é :SiO2 + 3C = SiC + 2CO. Os principais métodos para preparar cerâmica de carboneto de silício de alta temperatura são carboneto de silício sinterizado, sinterização por pressão a quente, sinterização isostática a quente e sinterização reativa. A Tabela 1 mostra os vários métodos de sinterização e propriedades físicas
Sintering
Métodos |
carboneto de silício sinterizado | Hot pressing
Sinterização |
thermal isostasis
Sinterização prensada |
Reaction
Sinterização |
Densidade a granel (g/ cm3) | 3.12 | 3.21 | 3.21 | 3.05 |
Tenacidade à fratura ( MPa -m1/ 2 ) | 3.2 | 3.2 | 3.8 | 3.0 |
Resistência à flexão (MPa) 20℃ 1400℃ | 410 | 640 | 640 | 380 |
410 | 650 | 610 | 300 | |
Módulo de elasticidade ( GPa ) | 410 | 450 | 450 | 350 |
Coeficiente de expansão térmica (10 – 6/ K) | 4.7 | 4.8 | 4.7 | 4.5 |
Thermal conductivity ( W/ m -K) 20℃
1000°C |
110 | 130 | 220 | 140 |
45 | 45 | 50 | 50 |
Tabela 1: Métodos de sinterização e propriedades físicas da cerâmica SiC
O carboneto de silício sinterizado é considerado o método de sinterização mais promissor para a sinterização de SiC, e cerâmicas de SiC de tamanho grande e formato complexo podem ser produzidas pelo processo de sinterização à pressão atmosférica. Ao adicionar boro e carbono a β-SiC de alta pureza contendo vestígios de oxigênio (menos de 0,2% de oxigênio) e sinterizá-lo em uma atmosfera inerte a 2.000 ℃, a GE obteve com sucesso carboneto de silício sinterizado com densidade superior a 98% a 2.020 ℃. As cerâmicas de SiC com resistência à flexão e tenacidade à fratura de 707 e 10,7 foram sinterizadas a 1850 ℃ usando Y2O3 e Al2O3 como auxiliares de sinterização e YA G (Y3Al5O12) com ponto de fusão mais baixo como elemento básico da formulação. Liu Baoying, do Shandong Silicate Research and Design Institute, adicionou a quantidade apropriada de Al2O3 e Y2O3 como aditivos de sinterização e usou o processo de moldagem de pasta para produzir cerâmica composta de SiC fina com densidade relativa de 97% a 1780 ℃, que pode atender às necessidades da produção industrial de peças mecânicas vedações e cerâmicas resistentes ao desgaste. No entanto, até agora, a pesquisa sobre este tipo de cerâmica de carboneto de silício não é muito completa e precisa ser mais desenvolvida.