Versatilità nelle applicazioni con il carburo di silicio sinterizzato

Il carburo di silicio, una ceramica tecnica eccezionale, possiede proprietà straordinarie che lo rendono una risorsa preziosa in vari settori industriali. In grado di resistere a temperature estreme e a urti meccanici, il carburo di silicio offre una resistenza senza pari in ambienti pericolosi.

I corpi ceramici in carburo di silicio possono essere realizzati mediante vari processi, quali la sinterizzazione e la legatura per reazione. Ciascun processo influisce in modo significativo sulla microstruttura finale del materiale ottenuto.

Applicazioni ad alta temperatura e ad alto attrito

Il SiC è un materiale estremamente resistente, in grado di sopportare temperature elevate e attrito, il che ne consente l'impiego in numerosi settori quali la produzione meccanica, l'industria petrolchimica, la fusione dei metalli e le applicazioni aerospaziali.

Sia il carburo di silicio sinterizzato per reazione (RBSiC) che il carburo di silicio sinterizzato (SSiC) rappresentano ottime scelte per applicazioni ad alta temperatura e per componenti di tenuta con rivestimento duro; tuttavia, la sinterizzazione senza pressione consente di ottenere prodotti più resistenti e con una resistenza agli shock termici superiore rispetto alla sinterizzazione per reazione.

L’RBSiC viene ottenuto mediante infiltrazione di silicio fuso in una preforma porosa di carbonio o grafite. Sebbene l’RBSiC presenti resistenza e durezza inferiori rispetto al suo omologo più resistente, l’SSiC, i costi di produzione risultano notevolmente ridotti grazie al processo di fabbricazione più economico dell’RBSiC. Entrambi i materiali offrono un’eccezionale resistenza all’usura e stabilità termica, caratteristiche che rendono l’SSiC una scelta eccellente per le superfici di tenuta; entrambe queste proprietà gli consentono di resistere all’usura causata dal movimento rotatorio ad alta velocità, offrendo al contempo un’eccezionale resistenza alla corrosione in entrambi gli ambienti, rendendolo adatto alla realizzazione di tenute meccaniche o tenute per pompe, nonché di giubbotti antiproiettile!

Applicazioni relative ai flussi ad alta velocità

Il carburo di silicio sinterizzato resiste bene ai flussi ad alta velocità grazie alla sua resistenza e durezza, rendendolo adatto a vari impieghi in numerosi settori. Le piastre di protezione balistica realizzate in carburo di silicio sinterizzato assorbono e distribuiscono l'energia d'urto per proteggere il personale militare e delle forze dell'ordine in contesti pericolosi, mentre la sua durata lo rende adatto alle applicazioni nei cicloni minerari.

La sinterizzazione per reazione consiste nell'infiltrare un corpo ceramico poroso con silicio liquido per produrre ulteriori particelle di SiC che si legano a quelle originarie, creando ceramiche in carburo di silicio dense con elevata resistenza alla flessione. Questo metodo di densificazione può essere applicato per la produzione di ceramiche in carburo di silicio di grandi dimensioni e di forma complessa.

Il carburo di silicio sinterizzato senza pressione è una forma densa del materiale che consente di produrre pezzi più grandi e più precisi rispetto alla sinterizzazione reattiva. Inoltre, la sua eccellente resistenza alle alte temperature e il suo coefficiente di dilatazione termica più basso lo rendono una scelta eccellente per le apparecchiature di trattamento chimico e gli stampi di alta gamma.

Applicazioni ad alta velocità

La resistenza all'usura e la conduttività termica superiori del carburo di silicio sinterizzato ne fanno un materiale ideale per la produzione di componenti esposti a forze ad alta velocità, come pompe e tenute meccaniche. Inoltre, grazie alla sua versatilità, trova impiego nella stampa 3D, nella balistica, nei processi chimici e nelle applicazioni nel settore energetico, nonché nella realizzazione di valvole resistenti alla corrosione in ambienti difficili.

Il carburo di silicio legato per reazione (RBSiC) viene prodotto infiltrando silicio fuso in preforme porose di carbonio o grafite, dove reagisce con le particelle di a-SiC già presenti per formare b-SiC, prima di essere sinterizzato e densificato, ottenendo così una ceramica completamente compatta con eccellenti proprietà meccaniche.

Blasch PureSic è un prodotto in carburo di silicio alfa sinterizzato senza pressione che può essere modellato utilizzando le tradizionali tecniche di formatura della ceramica, per poi essere sinterizzato a 2000 °C in atmosfera inerte al fine di ottenere prodotti ad alta densità. Questo materiale presenta uno dei livelli di resistenza più elevati tra le ceramiche, pur mantenendo la tenacità anche a temperature estreme senza subire alcun degrado: è quindi perfetto per applicazioni aeronautiche ad alta velocità, dove la sua durata contribuisce a ridurre il peso, migliorando le prestazioni e l’efficienza nei consumi.

Applicazioni aerospaziali

La stabilità termica e la resistenza del carburo di silicio lo rendono ideale per applicazioni aerospaziali quali isolanti, guarnizioni e cuscinetti. Inoltre, la sua resistenza all’assorbimento di umidità causato dalle radiazioni spaziali lo rende particolarmente adatto. Infine, la sua capacità di resistere agli shock termici previene l’affaticamento meccanico durante i voli ad alta velocità, garantendone l’utilizzo su grandi distanze.

Kymera International fornisce prodotti in carburo di silicio sia legati per reazione che sinterizzati direttamente. Il SiC legato per reazione viene prodotto infiltrando silicio liquido in preforme porose di carbonio o grafite; ciò dà origine a un substrato con durezza, resistenza alla flessione e costo inferiori rispetto ai metodi di produzione del SiC sinterizzato direttamente.

Il SiC sinterizzato direttamente viene ottenuto mediante pressatura e sinterizzazione (riscaldamento) di particelle fini di polvere di carburo di silicio. Sebbene più complesso, questo metodo consente di ottenere una ceramica più resistente e densa, con maggiore resistenza alla trazione e durezza; di conseguenza, viene spesso prescritto per applicazioni ad alte prestazioni, come componenti di pompe o elementi di tenuta con rivestimento duro.