RB-SiC
Propiedades y Áreas de Aplicación
El carburo de silicio es la elección destacada de materiales de alto rendimiento.
El carburo de silicio posee características de rendimiento notables. Tiene una dureza extremadamente alta y gran resistencia al desgaste. Su conductividad térmica es elevada, lo que le confiere un excelente desempeño en disipación de calor. Además, exhibe buena estabilidad química y es resistente a la corrosión.
RB-SiC
Carburo de Silicio Reaccionado (Reaction-Bonded Silicon Carbide)
Propiedades
Propiedades Físicas
Resistencia a Altas Temperaturas: La temperatura de servicio a largo plazo en un ambiente oxidante es ≤1400°C, pudiendo alcanzar 1600°C a corto plazo (se forma una película protectora de SiO₂ tras la oxidación del silicio libre).
Resistencia al Choque Térmico: Con un bajo coeficiente de expansión térmica (3.5-4.5×10⁻⁶/K), puede soportar ciclos rápidos de enfriamiento y calentamiento a 1000°C.
Formado Casi Net Shape: El SiC se genera directamente mediante la reacción entre silicio y carbono. Se pueden formar formas precisas (como estructuras porosas y componentes irregulares) sin procesos complejos de mecanizado.
Resistencia Mecánica: La resistencia a la flexión es de 250-300 MPa, la resistencia a la compresión es de 1800-2000 MPa y la dureza es HV 18-22 GPa (dureza Mohs 9).
Economía
Bajo Costo: La temperatura de producción (1400-1600°C) es menor que la de SiSiC (1600-1800°C) y los requisitos de materia prima son bajos. El precio es solo de 1/3 a 1/5 del de SiSiC.
Características del Proceso
Formado Casi Net Shape: El SiC se genera directamente mediante la reacción entre silicio y carbono. Se pueden formar formas precisas (como estructuras porosas y componentes irregulares) sin procesos complejos de mecanizado.
Alta Porosidad: Contiene un 10-15% de poros internos, los cuales se llenan con silicio libre (el contenido de silicio libre es del 10-15%). La densidad es solo de 2.5-2.7 g/cm³ (inferior a 3.0-3.15 g/cm³ del SiSiC).
Estabilidad Química
Resistencia a la Corrosión: Tiene resistencia moderada a ácidos (como ácido sulfúrico y ácido nítrico) y soluciones alcalinas, pero el silicio libre se corroe fácilmente con ácido fluorhídrico.
Resistencia a la Oxidación: Cuando la temperatura supera los 1400°C, el silicio libre se oxida formando una capa de vidrio de SiO₂, lo que inhibe la oxidación adicional.
Campos de Aplicación Típicos
Hornos Industriales y Tratamiento Térmico
Mobiliario de Horno: Placas de empuje y saggers para sinterización de cerámica (resistentes a altas temperaturas de 1300°C, con una vida útil de 8-12 meses).
Intercambiadores de Calor: Dispositivos de recuperación de gases de combustión a alta temperatura (resistentes a la erosión por partículas y corrosión).
Componentes Mecánicos y Resistentes al Desgaste
Equipos de Chorro de Arena: Boquillas de chorro de arena de carburo de silicio (con una vida útil más de 10 veces superior a la de productos de acero).
Componentes de Bombas y Válvulas: Impulsores de bombas de lodos y anillos de sellado (resistentes al desgaste de partículas sólidas).
Protección Ambiental y Energía
Desulfurización de Gases de Combustión (FGD): Revestimientos de torres de absorción y tuberías de pulverización (resistentes a medios corrosivos con pH 2-12).
Plantas de Energía a Carbón: Codos de tuberías de transporte de polvo de carbón (resistentes al desgaste y oxidación a alta temperatura).
Industria Química y Metalurgia
Revestimientos de Reactores: Materiales de revestimiento para reactores resistentes a ácidos (como hornos de síntesis de ácido clorhídrico).
Fundición de Zinc: Calderas de destilación (resistentes a la corrosión por vapor metálico y altas temperaturas).
Otros Campos
Equipos Auxiliares de Semiconductores: Soportes de crisoles de cuarzo (apoyando el crecimiento de obleas a altas temperaturas).
Industria Militar y Aeroespacial: Cubiertas térmicas para cabezas buscadoras de misiles (resistentes al calentamiento aerodinámico a 1600°C a corto plazo).
Ventajas y Limitaciones
| Ventajas | Producción masiva de formas complejas a bajo costo |
| Excelente resistencia al choque térmico, adecuado para entornos con fluctuaciones de temperatura | |
| Resistencia moderada a la corrosión, cumpliendo la mayoría de los requisitos industriales | |
| Limitaciones | El silicio libre provoca una disminución de la resistencia a altas temperaturas (>1400°C, y la oxidación se acelera) |
| La baja densidad limita su aplicación en escenarios de alta presión o ultra alta pureza | |
| Se erosiona fácilmente con medios altamente corrosivos, como el ácido fluorhídrico |
Casos de Aplicación
Industria Cerámica
Una empresa de azulejos en China adoptó placas de empuje RBSiC para reemplazar el mobiliario de horno tradicional de corindón. La producción por horno aumentó un 20% y los costos de mantenimiento se redujeron un 60%.
Protección Ambiental
El sistema FGD de una planta de energía a carbón en Estados Unidos utilizó tuberías de pulverización RBSiC, con una vida útil de 5 años, mucho mayor que los 1-2 años de las tuberías de acero inoxidable.
Fabricación de Semiconductores
Una fábrica de obleas en Japón utilizó soportes de crisoles de cuarzo RBSiC, que funcionaron de manera continua durante 1000 horas sin deformación a 1500°C, y el costo fue solo del 40% de los soportes de SiSiC.
Sugerencias de Selección
| Escenarios Aplicables | Sensible al presupuesto y que requiera resistencia a la oxidación a altas temperaturas (≤1400°C) |
| Necesidad de formas complejas o estructuras porosas (como distribuidores de gas) | |
| Requisitos moderados de resistencia al desgaste y corrosión | |
| Soluciones Alternativas | Si se requieren temperaturas más altas (>1600°C) o ultra alta pureza, se recomienda actualizar a Carburo de Silicio Siliconizado (SiSiC) o Carburo de Silicio Sinterizado (S-SiC) |
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