Il carburo di silicio (SiC) è un materiale versatile che viene lavorato con diversi metodi, ognuno dei quali contribuisce al suo ampio utilizzo sia nei settori tradizionali che in quelli emergenti.
Come si lavora il carburo di silicio? 4 metodi chiave spiegati
1. Sinterizzazione
La sinterizzazione prevede l'utilizzo di polvere di SiC pura con ausiliari di sinterizzazione non ossidati.
Questo processo impiega tecniche convenzionali di formatura della ceramica.
La sinterizzazione richiede un'atmosfera inerte a temperature fino a 2000°C o superiori.
Questo metodo produce ceramiche di carburo di silicio con un'eccellente resistenza meccanica alle alte temperature.
Offre inoltre elevata durezza, elevato modulo elastico, elevata resistenza all'usura, elevata conducibilità termica e resistenza alla corrosione.
Queste proprietà rendono il SiC adatto per applicazioni in forni ad alta temperatura, ugelli di combustione, scambiatori di calore, anelli di tenuta, cuscinetti scorrevoli, armature antiproiettile, riflettori spaziali, materiali di fissaggio nella preparazione di wafer di semiconduttori e materiali di rivestimento per combustibili nucleari.
2. Incollaggio per reazione
Il SiC legato per reazione viene prodotto infiltrando compatti di miscele di SiC e carbonio con silicio liquido.
Il silicio reagisce con il carbonio, formando carburo di silicio aggiuntivo che lega insieme le particelle originali di SiC.
Questo metodo è efficace per creare materiali con proprietà meccaniche specifiche.
È utilizzato nelle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura e agli shock termici.
3. Crescita dei cristalli e deposizione chimica da vapore (CVD)
I produttori utilizzano la CVD per far crescere il carburo di silicio 3C e 6H su substrati di wafer di silicio.
Questo processo consente l'introduzione di droganti di tipo n e di tipo p nei film monocristallini di SiC.
È economicamente vantaggioso per sviluppare cristalli di SiC relativamente spessi e privi di impurità.
Il SiC prodotto mediante CVD presenta una bassa resistenza elettrica, che lo rende un buon conduttore di elettricità.
Questa proprietà è vantaggiosa per la fabbricazione di elementi fini con metodi di elettroerosione, utili per generare fori minuscoli con elevati rapporti di aspetto.
4. Preparazione industriale della polvere di SiC
La preparazione industriale della polvere di SiC prevede metodi come il metodo Acheson (riduzione carbotermica), la riduzione carbotermica a bassa temperatura del biossido di silicio e la reazione diretta silicio-carbonio.
Questi metodi sintetizzano la polvere di SiC a temperature diverse.
Si ottengono così α-SiC o β-SiC, ciascuno con applicazioni specifiche.
L'α-SiC è utilizzato principalmente per i prodotti ceramici a base di carburo di silicio.
Il β-SiC è utilizzato per materiali per la rettifica e la lucidatura di precisione.
In sintesi, la lavorazione del carburo di silicio comporta una serie di tecniche sofisticate, studiate su misura per sfruttare le proprietà uniche del materiale per varie applicazioni industriali.
La scelta del metodo di lavorazione dipende dalle proprietà desiderate e dall'applicazione specifica del prodotto SiC.
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