Plaque de carbure de silicium

Les plaques en carbure de silicium constituent des éléments essentiels des solutions de blindage de protection ; elles permettent de protéger des vies humaines et de renforcer la résistance des équipements militaires face à d'éventuelles menaces. Leurs propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles assurent une protection même à des températures extrêmes.

La moissanite existe à l'état naturel sous forme de pierre précieuse, tandis que la majeure partie de celle utilisée dans les gilets pare-balles et autres équipements de protection est fabriquée synthétiquement par frittage sans pression ou par frittage réactif afin de densifier sa masse brute.

Dureté

Le carbure de silicium est l'un des matériaux synthétiques les plus durs du marché, avec une dureté sur l'échelle de Mohs proche de celle du diamant. Cela lui confère une grande durabilité et une longue résistance à l'usure, ce qui en fait un matériau idéal pour des applications telles que les composants de gilets pare-balles ou les meules soumises à des contraintes élevées. De plus, le carbure de silicium offre une résistance exceptionnelle à la corrosion par les acides par rapport au carbure de tungstène (WC) lié au cobalt, dont la résistance est limitée par le matériau liant ; le carbure de silicium ne présente pas ces limitations et peut même être renforcé davantage avec des composants supplémentaires tels que le chrome ou le molybdène afin d'augmenter sa résistance mécanique ou sa résistance à la corrosion.

En raison de son extrême solidité et de sa résistance à l'abrasion et à l'érosion, la plaque en carbure de silicium est largement utilisée dans divers secteurs, notamment l'armée, l'aérospatiale, l'énergie, la construction et l'exploitation minière. De plus, la plaque en carbure de silicium peut souvent être associée à des matériaux tels que le bore ou l'aramide afin d'améliorer ses performances dans des applications spécifiques, comme la protection balistique ou le pompage de boues lourdes.

Les plaques en carbure de silicium IPS Ceramics sont fabriquées à l'aide de plusieurs procédés de frittage, notamment le pressage à chaud, le pressage isostatique et le frittage par liaison réactive. Chaque procédé permet de créer des liaisons solides entre les particules, ce qui garantit une résistance et une ténacité accrues dans tous les environnements difficiles.

Grâce à son caractère inerte et non toxique, le carbure de silicium se prête à de nombreuses applications industrielles. Sa résistance aux températures élevées, à l'abrasion et aux agressions chimiques en fait un choix idéal dans les environnements nécessitant des nettoyages fréquents à l'aide de produits chimiques agressifs, car il résiste mieux que la plupart des autres matériaux.

Conductivité thermique

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau exceptionnellement dur et résistant, doté d'une résistance chimique et à l'oxydation remarquable, ainsi que d'une conductivité thermique élevée et d'un coefficient de dilatation thermique très faible, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications industrielles. De plus, les propriétés mécaniques, structurelles et électriques exceptionnelles du SiC lui permettent d'être utilisé dans de nombreux domaines.

Le SiC se présente le plus souvent sous sa forme alpha, avec une structure cristalline hexagonale similaire à celle de la wurtzite. Les formes bêta du carbure de silicium ont moins d'applications. Les deux types présentent une excellente stabilité thermique et une grande résistance aux attaques chimiques, ce qui les rend adaptés aux applications à haute température telles que la cuisson des fours à céramique domestique et sanitaire, le revêtement des hauts fourneaux (blocs et briques), les matériaux réfractaires, etc.

Les plaques en carbure de silicium (SiC) peuvent être intégrées dans des systèmes de blindage afin d'assurer une protection contre les menaces balistiques telles que les balles et les éclats d'obus. De plus, ces plaques sont souvent utilisées comme matériau de renfort dans la construction de véhicules et d'aéronefs, ainsi que pour la fabrication de barricades ou de boucliers destinés aux forces de l'ordre et aux équipes de sécurité.

Résistance à la corrosion

La céramique à base de carbure de silicium présente une grande résistance à de nombreux produits chimiques, qu'il s'agisse d'acides oxydants tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique, de bases comme l'alune de potassium et la soude caustique, en passant par les solvants, l'érosion/l'abrasion et la résistance à la corrosion – des propriétés essentielles pour les revêtements de hauts fourneaux, les bains électrolytiques ou la fusion des métaux non ferreux. Sa résistance lui permet également de résister aux dommages causés par l'érosion et l'abrasion dans des conditions difficiles, comme celles rencontrées dans les revêtements de hauts fourneaux.

La résistance à la corrosion dépend de la morphologie de la surface, qui peut être cristalline ou vitreuse. D'autres facteurs influant sur la vitesse de corrosion du carbure de silicium, notamment les impuretés, les adjuvants de frittage et les phases aux joints de grains, peuvent également jouer un rôle déterminant.

En raison de leur dureté, de leur résistance à l'abrasion et à la corrosion, les plaques en SiC sont utilisées depuis longtemps comme composants de blindage sur des véhicules militaires tels que les chars, les véhicules de transport de troupes blindés et les voitures blindées. Ces matériaux peuvent également être utilisés dans la fabrication de boucliers et de barricades afin d'assurer une protection contre les balles, les éclats d'obus et d'autres menaces balistiques. Ces équipements de sécurité font également souvent partie de l'équipement de protection porté par les agents des forces de l'ordre et les agents de sécurité lors d'interventions à haut risque telles que le contrôle des émeutes et les opérations de sauvetage d'otages. L'acier est souvent associé à des matériaux tels que le carbure de bore et le polyéthylène à ultra-haut poids moléculaire afin d'augmenter la résistance, la flexibilité et la résistance aux chocs. On les retrouve également couramment dans les pièces traitées thermiquement destinées à des applications réfractaires, telles que les buses de grenaillage et les composants de cyclones.

La force

Les plaques en carbure de silicium sont réputées pour leur résistance exceptionnelle, avec une résistance à la flexion pouvant atteindre 400 MPa. Leur flexibilité les rend particulièrement adaptées aux applications dans les domaines du blindage et de la protection balistique, des outils de coupe, des composants résistants à l'usure et des procédés à haute température. Elles sont également reconnues pour leur résistance à la corrosion, ainsi que pour leur dureté et leur durabilité supérieures.

Avant l'apparition du carbure de bore en 1929, le carbure de silicium était considéré comme l'un des matériaux synthétiques les plus durs, grâce à sa dureté de 9 sur l'échelle de Mohs, qui rivalisait avec celle du diamant. En raison de cette dureté, le carbure de silicium s'est révélé très utile comme matériau pour les disques de tronçonnage ou de meulage abrasifs, tandis que ses caractéristiques de rupture en faisaient un matériau réfractaire idéal.

Le carbure de silicium se distingue des autres céramiques par son faible coefficient de dilatation thermique, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications impliquant une exposition prolongée à des températures élevées. De plus, grâce à sa résistance à la corrosion acide, ce matériau peut être utilisé même dans des environnements où sont présents des gaz ou des liquides acides.

Les plaques en carbure de silicium peuvent être fabriquées selon divers procédés, notamment le pressage à chaud, le pressage isostatique à chaud (HIP) et le frittage par liaison réactive. GAB Neumann utilise exclusivement des pièces monolithiques en carbure de silicium frittées sans pression, provenant d'Amérique du Nord ou d'Europe, qui ont été usinées avant le frittage, afin de garantir une qualité de surface et une résistance à la corrosion optimales.