Piastra in carburo di silicio

Le piastre in carburo di silicio sono componenti essenziali delle soluzioni di blindatura protettiva, in grado di salvaguardare vite umane e rafforzare le risorse militari contro potenziali pericoli. Le loro eccellenti proprietà meccaniche e termiche garantiscono protezione in condizioni di temperature estreme.

La moissanite si trova in natura come gemma, mentre la maggior parte di quella utilizzata nei giubbotti antiproiettile e in altri dispositivi di protezione viene prodotta sinteticamente tramite sinterizzazione senza pressione o sinterizzazione reattiva, al fine di densificarne il corpo verde.

Durezza

Il carburo di silicio è uno dei materiali sintetici più duri presenti sul mercato, con un grado di durezza secondo la scala di Mohs che si avvicina a quello del diamante. Ciò lo rende estremamente resistente e durevole, rendendolo ideale per applicazioni quali componenti di giubbotti antiproiettile o mole con elevati carichi di sollecitazione. Inoltre, il carburo di silicio offre un'eccezionale resistenza alla corrosione da parte degli acidi rispetto al carburo di tungsteno (WC) legato con cobalto, la cui resistenza è limitata dal materiale legante; il carburo di silicio non presenta queste limitazioni e può persino essere ulteriormente rinforzato con componenti aggiuntivi come il cromo o il molibdeno per aumentarne la resistenza meccanica o la resistenza alla corrosione.

Grazie alle sue eccezionali proprietà di resistenza meccanica, resistenza all’abrasione e resistenza all’erosione, la lastra in carburo di silicio trova ampio impiego in diversi settori, tra cui quello militare, aerospaziale, energetico, edile e minerario. Inoltre, la lastra in carburo di silicio può spesso essere combinata con materiali quali il boro o l’aramide per ottenere prestazioni migliori in applicazioni specifiche, quali la protezione balistica o il pompaggio di fanghi pesanti.

Le piastre in carburo di silicio di IPS Ceramics vengono prodotte mediante diversi processi di sinterizzazione, tra cui la pressatura a caldo, la pressatura isostatica e la sinterizzazione per legame di reazione. Ciascun processo crea legami resistenti tra le particelle, garantendo maggiore resistenza e tenacità in qualsiasi ambiente estremo.

La natura inerte e atossica del carburo di silicio lo rende adatto a numerosi impieghi industriali. La sua resistenza alle alte temperature, all’abrasione e agli attacchi chimici lo rende una scelta ottimale in ambienti in cui sono necessarie frequenti operazioni di pulizia con sostanze chimiche aggressive, poiché resiste meglio della maggior parte dei materiali.

Conduttività termica

Il carburo di silicio (SiC) è un materiale eccezionalmente duro e resistente, dotato di eccellenti proprietà di resistenza chimica e all’ossidazione, caratterizzato da un’elevata conduttività termica e da coefficienti di dilatazione termica minimi: è quindi ideale per le applicazioni industriali. Inoltre, le eccezionali proprietà meccaniche, strutturali ed elettriche del SiC lo rendono adatto a una vasta gamma di impieghi in diversi settori.

Il SiC si presenta più spesso nella sua forma alfa, con una struttura cristallina esagonale simile alla wurtzite. Le forme della modificazione beta del carburo di silicio trovano un impiego minore. Entrambe le tipologie presentano un’eccellente stabilità termica e resistenza agli attacchi chimici, il che le rende adatte ad applicazioni ad alta temperatura quali la cottura in forni per ceramica domestica e sanitaria, il rivestimento di blocchi e mattoni per altoforni, i materiali refrattari, ecc.

Le piastre in SiC possono essere integrate nei sistemi di blindatura per garantire protezione contro minacce balistiche quali proiettili e schegge. Inoltre, queste piastre vengono spesso utilizzate come materiale di rinforzo nella costruzione di veicoli e aeromobili, nonché come barricate o scudi per le forze dell’ordine e le squadre di sicurezza.

Resistenza alla corrosione

Il materiale ceramico a base di carburo di silicio è in grado di resistere a numerose sostanze chimiche, dagli acidi ossidanti come l’acido cloridrico, solforico e nitrico, alle basi come l’allumina, la potassa e la soda caustica; ai solventi; dall'erosione e dall’abrasione alla resistenza alla corrosione – proprietà essenziali quando si tratta di rivestimenti per altiforni, bagni elettrolitici o applicazioni di fusione di metalli non ferrosi. La sua resistenza gli consente inoltre di resistere ai danni da erosione e abrasione in condizioni estreme come nel caso dei rivestimenti per altiforni.

La resistenza alla corrosione è determinata dalla morfologia della superficie, che può essere cristallina o vetrosa. Anche altri fattori che influenzano la velocità di corrosione del carburo di silicio, tra cui le impurità, gli additivi di sinterizzazione e le fasi ai bordi dei grani, possono avere un’influenza significativa.

Grazie alla loro durezza, resistenza all’abrasione e alla corrosione, le piastre in SiC sono da tempo impiegate come componenti di blindatura su veicoli militari quali carri armati, mezzi corazzati per il trasporto truppe e autoblindo. Questi materiali possono essere utilizzati anche in scudi e barricate per garantire protezione da proiettili, schegge e altre minacce balistiche. Questi prodotti di sicurezza sono spesso inclusi anche nell’equipaggiamento protettivo indossato dalle forze dell’ordine e dalle guardie di sicurezza durante attività ad alto rischio, come il controllo delle rivolte e le operazioni di salvataggio di ostaggi. Le leghe d’acciaio vengono spesso combinate con materiali quali il carburo di boro e il polietilene ad altissimo peso molecolare al fine di aumentarne la resistenza, la flessibilità e la resistenza agli urti. Si trovano comunemente anche in componenti sottoposti a trattamento termico per applicazioni refrattarie, come gli ugelli per granigliatura e i componenti dei cicloni.

Forza

Le lastre in carburo di silicio sono note per la loro eccezionale resistenza, con valori di resistenza alla flessione che raggiungono i 400 MPa. La loro flessibilità le rende adatte ad applicazioni quali blindature e protezioni balistiche, utensili da taglio, componenti resistenti all’usura e processi ad alta temperatura; sono inoltre note per la loro resistenza alla corrosione e per la durezza e la durata superiori.

Il carburo di silicio era considerato uno dei materiali sintetici più duri prima dell’introduzione del carburo di boro nel 1929, grazie al suo grado di durezza sulla scala di Mohs pari a 9, che rivaleggiava con quello del diamante. Grazie a questa durezza, il carburo di silicio si è rivelato estremamente utile come materiale per mole da taglio o da levigatura, mentre le sue caratteristiche di frattura lo rendevano perfetto per l’impiego come materiale refrattario.

Il carburo di silicio si distingue tra i materiali ceramici per il suo basso coefficiente di dilatazione termica, che lo rende ideale per applicazioni che comportano un’esposizione prolungata ad alte temperature. Inoltre, grazie alla sua resistenza alla corrosione acida, questo materiale può essere impiegato anche in ambienti in cui sono presenti gas o liquidi acidi.

Le piastre in SiC possono essere prodotte mediante vari processi, tra cui la pressatura a caldo, la pressatura isostatica a caldo (HIP) e la sinterizzazione con legante reattivo. GAB Neumann utilizza esclusivamente componenti monolitici in carburo di silicio sinterizzati senza pressione, provenienti dal Nord America o dall’Europa, che sono stati lavorati meccanicamente prima della sinterizzazione, al fine di garantire una qualità superficiale e una resistenza alla corrosione superiori.