Éléments de carbure de silicium

Le carbure de silicium est un matériau extrêmement dur et résistant. Il résiste bien aux réactions chimiques et présente de faibles coefficients de dilatation thermique, ce qui permet de l'utiliser dans des conditions de chaleur extrême.

Les éléments de type W d’Eurotherm sont fabriqués à partir de carbure de silicium recristallisé de haute pureté, ce qui garantit une utilisation optimale dans des environnements à haute température. Ils sont compatibles avec les applications à l’oxygène et sous vide poussé.

Résistance aux températures élevées

Le carbure de silicium est un matériau exceptionnellement résistant à la chaleur, capable de supporter des températures très élevées sans se déformer. Cette caractéristique en fait un matériau idéal pour les fours exposés à de telles températures, tout en contribuant à créer un environnement de travail efficace.

Les éléments en carbure de silicium présentent généralement des relations résistance-température non linéaires : leur résistance augmente lorsque la température augmente, tout en diminuant simultanément lorsque la température baisse. Ce phénomène est appelé « propriété dépendante du temps ».

La résistance du carbure de silicium aux températures élevées est tout aussi essentielle pour prévenir la corrosion. Le carbure de silicium peut résister à l'exposition à de nombreux produits chimiques et vapeurs, tels que l'oxygène sec, les gaz chauds, les sels fondus et les métaux liquides, sans subir de dommages.

Le carbure de silicium est un matériau extrêmement résistant qui présente une excellente résistance aux chocs, ce qui le rend adapté à de nombreuses applications industrielles, allant de la céramique et du traitement thermique à la métallurgie et à l'analyse, en passant par la fabrication de céramique.

Comme tous les matériaux, le carbure de silicium finit par vieillir au fil du temps en raison de sa tendance à s’oxyder, ce qui entraîne la formation d’un film de silice au niveau de ses joints de grains. Pour éviter ce phénomène, tous les éléments chauffants en carbure de silicium de MHI sont traités selon notre procédé NoAge™, afin de garantir leur stabilité tout au long de leur durée de vie et de ralentir ainsi autant que possible leur vieillissement – ce qui permet d’augmenter leur durée de vie jusqu’à 25%, voire davantage !

Excellente résistance à la corrosion

Le carbure de silicium, un composé cristallin extrêmement dur à base de silicium et de carbone, est utilisé depuis longtemps dans la fabrication de papier de verre et d’outils de coupe, mais il occupe également une place prépondérante dans les applications métallurgiques, les moteurs de fusée, ainsi que dans la fabrication de composants électroniques à semi-conducteurs tels que les diodes électroluminescentes (LED). Bien qu’il ait été découvert à l’origine dans les pierres précieuses de moissanite, sa production synthétique est désormais la norme.

La protection anticorrosion du carbure de silicium repose principalement sur sa couche d’oxyde, qui empêche les espèces corrosives d’entrer en réaction directe avec le substrat. L’épaisseur et la composition de ce bouclier protecteur dépendent à la fois de la température et de la composition de l’environnement corrosif ; cette caractéristique est particulièrement cruciale dans des environnements à chimie complexe, comme les scories de charbon.

Afin d'évaluer la résistance à la corrosion d'un revêtement en carbure de silicium oxydé (c-SiC), des échantillons de c-SiC ont été exposés pendant 500 heures à 700 °C, sous atmosphère d'argon, à un mélange hautement corrosif de sels chlorés fondus, avant de faire l'objet d'essais mécaniques et d'une analyse microstructurale. Les résultats montrent qu'ils résistent efficacement à cette solution saline hautement corrosive.

Les éléments en c-SiC se distinguent par leur résistance supérieure à la corrosion, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans les fours industriels et les procédés à haute température, tels que le traitement thermique des métaux, la production de céramique et de verre, ainsi que la fabrication de semi-conducteurs. Leur excellent contrôle de la température et leur efficacité énergétique permettent de répondre aux exigences des applications industrielles les plus pointues.

Conductivité thermique élevée

La conductivité thermique élevée des éléments en carbure de silicium leur permet de transmettre rapidement la chaleur, ce qui se traduit par une consommation d'énergie réduite, des vitesses de traitement plus élevées et une durée de vie plus longue que celle des métaux comparables.

Le carbure de silicium (SC) est un matériau cristallin extrêmement dur, généralement synthétisé artificiellement. Bien qu’il soit le plus souvent associé à son utilisation dans le papier de verre et les outils de coupe, le SC est également utilisé pour la fabrication de substrats semi-conducteurs, de moteurs de fusée et d’éléments chauffants à semi-conducteurs destinés aux fours industriels. Le carbure de silicium présente une excellente résistance à la corrosion et est capable de supporter des températures élevées sans se fissurer sous l'effet de la pression.

Les matériaux en carbure de silicium doivent subir un traitement de préformage, une silicification à haute température et une recristallisation afin de garantir une durabilité maximale de leurs composants. De ce fait, leur faible résistivité électrique permet de mettre ces composants à la terre et d'éviter ainsi l'accumulation de charges statiques.

Les éléments en carbure de silicium permettent d'obtenir ce résultat grâce à un procédé de fabrication innovant qui intègre de l'azote parmi ses réactifs. Il en résulte une faible résistivité électrique et une répartition plus homogène. L'incorporation d'azote est obtenue en augmentant les concentrations d'azote dans les précurseurs tout en augmentant simultanément la pression dans la chambre de dépôt ou le four entre 300 torr et 835 torr, les conditions optimales se situant entre 320 torr et 700 torr.

Faible résistance aux vapeurs

Les éléments chauffants en carbure de silicium sont capables de résister à des températures de fonctionnement élevées sans se détériorer ni perdre leur résistance, ce qui prolonge leur durée de vie et permet de les utiliser dans des applications exigeantes où des remplacements réguliers seraient autrement difficiles, voire impossibles. De plus, leur résistance aux gaz nocifs et à la vapeur d'eau contribue à ralentir le vieillissement des tiges tout en améliorant leur maintien de forme et leurs propriétés isolantes.

Le SiC haute performance de Morgan Advanced Materials est réputé pour son excellente résistance chimique et à l'érosion, ce qui le rend adapté aux environnements industriels soumis à des exigences rigoureuses. De plus, ses propriétés thermiques permettent une répartition homogène et constante de la chaleur sur de grandes surfaces, réduisant ainsi les variations de température dans les fours industriels. Nos éléments chauffants en carbure de silicium de types SC, H, W et SCR répondent à un large éventail de besoins, allant du maintien d’un contrôle précis de la température dans la fabrication de haute technologie à l’amélioration de l’uniformité thermique des chambres et des revêtements.

Lorsqu'on utilise une limitation de courant fixe avec un élément en carbure de silicium, il est essentiel que sa puissance de fonctionnement reste en dessous et à gauche de la courbe de puissance de l'élément chauffant (figure 5) ; sinon, le risque de surchauffe augmente considérablement et cela peut entraîner des dommages ou une défaillance. Les éléments en carbure de silicium présentent généralement des valeurs de résistance plus faibles lorsqu’ils atteignent la température de fonctionnement initiale que lorsqu’ils atteignent leur température de consigne ; par conséquent, le risque de surchauffe est accru.