SiC se encuentra en meteoritos y es casi inexistente en la naturaleza; por lo tanto, los polvos de SiC para aplicaciones industriales se sintetizan térmicamente. El principal método de producción industrial de carburo de silicio es la reducción eléctrica directa (en un horno de resistencia) de arena de cuarzo (sílice) con coque (C), generalmente a una temperatura de 1900°C o más, cuando la reacción química que ocurre es: SiO2 + 3C = SiC + 2CO. . La tabla 1 muestra los diversos métodos de sinterización y propiedades físicas.
Sintering
Métodos |
carburo de silicio sinterizado | Hot pressing
Sinterización |
thermal isostasis
Sinterizado prensado |
Reaction
Sinterización |
Densidad aparente (g/cm3) | 3.12 | 3.21 | 3.21 | 3.05 |
Tenacidad a la fractura ( MPa -m1/ 2 ) | 3.2 | 3.2 | 3.8 | 3.0 |
Resistencia a la flexión (MPa) 20 ℃ 1400 ℃ | 410 | 640 | 640 | 380 |
410 | 650 | 610 | 300 | |
Módulo de elasticidad (GPa) | 410 | 450 | 450 | 350 |
Coeficiente de dilatación térmica (10 – 6/ K) | 4.7 | 4.8 | 4.7 | 4.5 |
Thermal conductivity ( W/ m -K) 20℃
1000 ºC |
110 | 130 | 220 | 140 |
45 | 45 | 50 | 50 |
Tabla 1: Métodos de sinterización y propiedades físicas de las cerámicas de SiC
El carburo de silicio sinterizado se considera el método de sinterización más prometedor para la sinterización de SiC, y se pueden producir cerámicas de SiC de gran tamaño y forma compleja mediante el proceso de sinterización a presión atmosférica. Al agregar boro y carbono a β-SiC de alta pureza que contiene trazas de oxígeno (menos del 0,2 % de oxígeno) y sinterizarlo en una atmósfera inerte a 2000 ℃, GE ha obtenido con éxito carburo de silicio sinterizado con una densidad superior al 98 % a 2020 ℃. Las cerámicas de SiC con resistencia a la flexión y tenacidad a la fractura de 707 y 10,7 se sinterizaron a 1850 ℃ utilizando Y2O3 y Al2O3 como auxiliares de sinterización y YAG (Y3Al5O12) con un punto de fusión más bajo como elemento básico de formulación. Liu Baoying del Instituto de Investigación y Diseño de Silicatos de Shandong agregó una cantidad adecuada de Al2O3 y Y2O3 como aditivos de sinterización y utilizó un proceso de moldeo en suspensión para producir cerámica compuesta fina de SiC con una densidad relativa del 97 % a 1780 ℃, que puede satisfacer las necesidades de la producción industrial de sellos mecánicos y cerámica resistente al desgaste. Sin embargo, hasta ahora, la investigación sobre este tipo de cerámica de carburo de silicio no es muy exhaustiva y debe desarrollarse más.