Utilisation du carbure de silicium

Le carbure de silicium, communément appelé carborundum, se trouve à l'état naturel dans la moissanite. Le carbure de silicium est l'une des matières synthétiques les plus dures et peut être fabriqué grâce à divers procédés avancés.

Le SiC est un matériau céramique extrêmement dur, utilisé comme base pour les abrasifs, les céramiques et les réfractaires de longue durée. En outre, le SiC présente des propriétés de semi-conducteur à large bande interdite.

Abrasif

Le carbure de silicium est un matériau extrêmement dur (9 sur l'échelle de Mohs), un produit de sablage angulaire utilisé pour la gravure, l'éboulement de roches, le sablage et d'autres utilisations. Il offre polyvalence et durabilité à un coût inférieur à celui des options en diamant ou en carbure de bore. Également utilisé pour le meulage de matériaux non ferreux, la finition de matériaux durs ou coriaces, de pièces en céramique et le remplissage de composants réfractaires.

Les arêtes étroites et tranchantes de la grenaille de carbure de silicium lui permettent de couper facilement le verre, les plastiques et les panneaux de fibres de densité moyenne avec une pression minimale, bien que les métaux et les bois durs ne puissent pas être coupés aussi facilement. Bien que le matériau lui-même soit moins durable que l'oxyde d'aluminium fondu brun (BAO), la grenaille de carbure de silicium offre beaucoup plus de cycles de grenaillage pour son coût.

Les travailleurs qui utilisent beaucoup d'abrasifs de sablage courent le risque de développer une fibrose pulmonaire interstitielle diffuse (FPI), une affection pulmonaire incurable et cicatrisante, similaire à celle de la silicose.

Chimique

Le carbure de silicium est l'un des matériaux connus les plus durs, rivalisant directement avec le diamant et le carbure de bore en termes de dureté et de résistance, tout en restant non réactif aux produits chimiques.

Le carbure de silicium est produit par réduction chimique de la silice avec du carbone à des températures élevées dans des fours électriques, en utilisant généralement des méthodes à haute pression. Le carbure de silicium existe à l'état naturel sous forme de moissanite, une pierre précieuse découverte pour la première fois dans le cratère météorique de Canyon Diablo en Arizona en 1893 ; cependant, aujourd'hui, la plupart du carbure de silicium utilisé est produit synthétiquement.

Le carbure de silicium lié par réaction (carborundum synthétique) se compose de carbure de silicium en poudre combiné à un liant inorganique tel que le graphite, le tétraéthyl silane ou le méthyl trichlorosilane pour former un corps vert qui peut être pressurisé, extrudé ou moulé par injection pour fabriquer des pièces solides. Le SiC lié par réaction n'est pas réactif aux acides ou aux alcalis et résiste à des températures allant jusqu'à 1600 degrés Celsius.

Électricité

L'efficacité de commutation et la stabilité de température supérieures du carbure de silicium permettent d'obtenir des dispositifs plus petits et plus rapides qui résistent à des tensions plus élevées que ceux fabriqués avec d'autres matériaux semi-conducteurs tels que le silicium.

Avant 1929, date de la découverte du carbure de bore, le carbure de silicium (souvent abrégé SiC) était largement reconnu comme le matériau synthétique connu le plus dur et largement utilisé au niveau industriel comme abrasif. En outre, le carbure de silicium était utilisé comme revêtement réfractaire dans les fours, comme pièce résistante à l'usure dans les pompes et les moteurs de fusée, comme substrat semi-conducteur pour les diodes électroluminescentes, comme élément chauffant réfractaire dans les fours, comme pièce résistante à l'usure dans les pompes et les moteurs de fusée, ainsi que comme substrat semi-conducteur pour les diodes électroluminescentes.

Bien que certains composés naturels de silice et de carbone, comme la moissanite, existent à l'état naturel, la plupart des SiC sont créés synthétiquement. Edward Goodrich Acheson a inventé le SiC pour la première fois en 1891, alors qu'il cherchait des moyens de produire des diamants artificiels à l'aide d'un procédé de four électrique qui reste pratiquement inchangé aujourd'hui. En mélangeant du sable siliceux et du carbone dans un four électrique, Acheson a réduit les composés de silice et de carbone en un matériau de diamant artificiel.

Échangeurs de chaleur

Le carbure de silicium est largement utilisé dans les appareils électriques pour fournir un espace énergétique aux électrons, ce qui permet à l'électronique de fonctionner à des températures, des tensions et des fréquences plus élevées que ce qui serait possible avec d'autres matériaux semi-conducteurs.

Le carbure de silicium a un point de fusion exceptionnellement élevé, ce qui le rend très résistant aux chocs thermiques. Ce matériau céramique est également extrêmement dur et solide, ce qui en fait le choix idéal pour une utilisation dans des conditions extrêmes telles que les échangeurs de chaleur.

Washington Mills propose le carbure de silicium CARBOREX(r) dans différentes chimies et tailles pour répondre aux exigences de nombreuses industries, y compris, mais sans s'y limiter, le décapage abrasif, les abrasifs antidérapants, les abrasifs revêtus de céramique, les meules, les outils de coupe, les réfractaires ainsi que d'autres applications. Notre équipe est là pour vous aider à explorer toutes les possibilités qui s'offrent à votre application !

Pièces d'usure

Le carbure de silicium est un matériau céramique doté de caractéristiques thermomécaniques exceptionnelles, notamment la dureté, la conductivité thermique, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion et à l'oxydation et la résistance à l'usure. Ces qualités ont permis au carbure de silicium d'être utilisé dans les garnitures mécaniques, les céramiques structurelles, les échangeurs de chaleur et même dans les applications de blindage balistique.

Utilisé comme abrasif dans les années 1800, l'oxyde d'aluminium est depuis longtemps employé dans l'industrie. Aujourd'hui usiné avec précision, son utilisation va de la fabrication de gilets pare-balles à la découpe de verre pour les projets de remplacement de fenêtres, en passant par les moteurs de fusée. En raison de sa dureté, de sa résistance et de son faible coefficient de frottement, il constitue un excellent choix de matériau pour les opérations de meulage et de découpage.

Le carbure de silicium se distingue par sa résistance supérieure à haute température, sa stabilité chimique et sa résistance à la corrosion - des qualités qui le rendent approprié pour les composants de fours et les revêtements de barrière thermique. En outre, sa faible dilatation thermique et sa conductivité thermique élevée lui permettent de mieux supporter les chocs thermiques que son rival, le carbure de tungstène ; de plus, sa bande interdite permet au carbure de silicium d'être utilisé dans les dispositifs à semi-conducteurs à haute tension.

Graphène

Des chercheurs de l'université fédérale d'Uberlandia (UFU) ont mis au point un moyen efficace de manipuler la concentration et le flux de charges électriques à l'intérieur de feuilles de graphène sur des substrats de carbure de silicium. Leur étude, publiée dans la revue Physica E, a permis de vérifier que l'ajout de monocouches métalliques à l'interface graphène/oxyde peut moduler les porteurs de charges positives (trous) et négatives (électrons).

Cette étude a porté sur la croissance d'un graphène de haute qualité sur la face polaire du SiC en utilisant la sublimation contrôlée par confinement. Le matériau obtenu présente d'excellentes propriétés électriques, ce qui le rend adapté aux applications électroniques de la prochaine génération.

Le graphène possède des propriétés physiques uniques, telles que sa grande surface, son faible poids et sa transparence. Malheureusement, son agglomération et sa distribution non homogène limitent son application en tant que charge de renforcement dans les composites polymères ; la fonctionnalisation chimique offre un moyen de contourner ces limitations pour étendre l'utilisation du graphène dans les applications de matrices polymères.