Le carbure de silicium est un composé dur et résistant, composé de silicium et de carbone, qui présente une dureté, une rigidité et une conductivité thermique exceptionnelles, ce qui le rend adapté à de nombreuses applications.
Bien que le SiC puisse être présent à l'état naturel sous la forme d'un minéral rare appelé moissanite, la majeure partie de la production de SiC est réalisée de manière synthétique, par des procédés de dépôt chimique en phase vapeur. Les fabricants produisent principalement du SiC cubique selon cette méthode.
Carbure de silicium noir
Le carbure de silicium noir, également appelé “ carborundum ”, est un matériau abrasif dont la dureté est supérieure à celle de l'oxyde d'aluminium, mais inférieure à celle du diamant et du carbure de bore. Fabriqué à partir de sable de quartz et de coke de pétrole dans des fours à résistance électrique, le carbure de silicium noir est largement utilisé dans les outils abrasifs agglomérés destinés au meulage de matériaux non ferreux et au polissage de matériaux durs et résistants tels que le marbre. De plus, cet abrasif est également souvent utilisé dans les applications de sablage sous pression, de rodage et de revêtement.
Le carbure de silicium noir de GNPGraystar est disponible sous forme de grains macroscopiques et de poudre, pour une utilisation optimale dans diverses applications telles que les matériaux réfractaires et les céramiques de précision, tandis que sa version en poudre est couramment utilisée dans les abrasifs agglomérés, frittés et enduits. Grâce à diverses techniques, GNPGraystar produit du carbure de silicium noir dont la forme, la surface spécifique, la densité ainsi que le rapport forme/densité sont optimisés.
Le carbure de silicium noir est un produit inestimable, largement utilisé aussi bien dans les matériaux réfractaires que dans la céramique en raison de sa résistance supérieure aux hautes températures et de sa durabilité. De plus, son utilisation comme oxydant améliore la qualité de l'acier. L'industrie automobile y recourt également abondamment en raison de ses propriétés d'endurance exceptionnelles qui réduisent les frottements au niveau des plaquettes de frein et des embrayages en céramique. De plus, sa résistance à la corrosion, même face à des alcalis ou des acides puissants, sa résistance à la décomposition chimique à haute température, sa résistance aux chocs thermiques ainsi que son coefficient de dilatation linéaire font de ce produit un atout précieux dans toutes ces industries.
Carbure de silicium vert
Le SiC est un matériau non métallique dense dont la densité est comparable à celle du diamant. Bien qu’on ne le trouve à l’état naturel qu’en quantités infimes dans les gisements de météorites et les corps de kimberlite, la quasi-totalité du carbure de silicium commercialisé aujourd’hui est de synthèse, car sa production à partir de sources naturelles est nettement plus coûteuse. La production de moissanite de synthèse offre des alternatives plus rentables.
Le carbure de silicium vert est couramment utilisé comme abrasif pour le meulage d'alliages durs. Contrairement au carbure de silicium noir, qui produit des grains grossiers générant un excès de chaleur lors de la découpe des matériaux, le carbure de silicium vert produit des grains très fins qui découpent rapidement les matériaux sans générer d'excès de chaleur – un avantage dans les applications où la découpe à froid est importante, comme la découpe de plaquettes de semi-conducteurs à l'aide de scies multifils.
Le carbure de silicium vert a de nombreuses applications au-delà du frittage réactif pour la fabrication de céramiques en carbure de silicium, telles que les buses et les corps de pompe ; il peut en outre être broyé en poudre fine et mélangé à d'autres matériaux pour la réalisation de revêtements, comme les revêtements fluorés. Par ailleurs, son utilisation comme désoxydant dans la fabrication de l'acier permet d'accélérer le processus tout en assurant le contrôle de la composition chimique et en améliorant la qualité de l'acier.
Disques abrasifs
Il existe une vaste gamme de meules abrasives utilisées dans des secteurs tels que la fabrication métallique, l'ingénierie et la métallurgie pour la découpe, le meulage et le polissage des matériaux. Ces meules peuvent être composées de carbure de silicium noir ou d’autres abrasifs ; leur dureté, leur ténacité et leur résistance relative, ainsi que leur capacité à s’auto-affûter lorsque leurs arêtes de coupe s’émoussent, déterminent leur adéquation à des tâches spécifiques.
Le carbure de silicium (SiC) est un matériau d'une immense diversité, comptant plus de 250 polymorphes connus, chacun reflétant sa polyvalence et sa complexité structurelles. Parmi ces formes, le SiC alpha, dont la structure cristalline hexagonale ressemble à celle de la wurtzite, est la variété la plus courante et est apprécié pour sa résistance aux hautes températures ; le SiC bêta, avec sa structure cristalline cubique de type blende de zinc, est moins fréquent mais de plus en plus utilisé comme support pour les catalyseurs hétérogènes.
Les travailleurs utilisant des meules abrasives doivent comprendre et respecter à la fois le règlement de 1998 relatif à la mise à disposition et à l'utilisation des équipements de travail (PUWER) et le règlement sur le contrôle des substances dangereuses pour la santé (COSHH), ainsi que les consignes de sécurité fournies par le fabricant, afin d'assurer une utilisation optimale. Les opérations de découpe et de meulage libèrent dans l’air des émanations, des fumées et des poussières dangereuses susceptibles d’aggraver des troubles respiratoires tels que la toux ou les éternuements, ainsi que des affections à long terme comme la silicose (une maladie pulmonaire incurable). De plus, l’exposition à des niveaux sonores extrêmement élevés peut entraîner une perte auditive et des acouphènes, notamment chez les personnes vulnérables qui utilisent ces outils.
Outils de coupe
Les outils de coupe en carbure cémenté sont souvent utilisés dans les procédés d'usinage des alliages d'aluminium ou du cuivre. Grâce à leur grande résistance, ces outils sont particulièrement adaptés aux températures élevées rencontrées lors des opérations d'usinage.
Le diamant offre une résistance à l'usure exceptionnelle, ce qui le rend particulièrement adapté aux outils de coupe qui doivent être durs et résistants. Le nitrure de bore cubique est également utilisé à ces fins sous la forme d'outils à pointe, dont les pointes sont brasées ou soudées sur le corps de l'outil.
Le carbure de silicium présente de nombreuses applications au-delà du meulage des surfaces métalliques ; parmi les plus notables, on peut citer son utilisation comme abrasif et comme matière première dans les matériaux réfractaires, la céramique et la métallurgie. La capacité du carbure de silicium à résister à des températures extrêmes en fait un matériau polyvalent, idéal pour des applications telles que les accessoires de four et les revêtements réfractaires ; de plus, sa durabilité a fait ses preuves dans des applications telles que le polissage de surfaces métalliques ou le meulage et le polissage de pièces métalliques.
Le carbure de silicium peut également servir de matériau de renforcement dans les composites à matrice céramique (CMC), une application largement utilisée pour les applications nécessitant une résistance aux hautes températures et aux rayonnements. Les CMC sont largement utilisés dans les moteurs à réaction, les onduleurs solaires et les systèmes d'énergie renouvelable ; on les retrouve même dans les réacteurs nucléaires, où ils servent de blindage contre les neutrons et absorbent les déchets radioactifs ; le carbure de silicium est de plus en plus adopté par l'industrie nucléaire comme matériau de cœur de réacteur, car il constitue un moyen économique et efficace d'assurer la sécurité de fonctionnement des réacteurs nucléaires.