El carburo de silicio
Edward G. Acheson
Casi al mismo tiempo, el estadounidense Edward G. Acheson diseñó un método para fabricar a partir de arcilla y coque un material que podría sustituir al diamante como material abrasivo y de corte (método Acheson); al producto obtenido (carburo de silicio) lo denominó carborundum. En 1894 creó la empresa Carborundum Co para su comercialización.
Proceso industrial
El proceso industrial que Navarro SiC lleva a cabo para la producción de carburo de silicio utiliza el método Acheson, basado en la siguiente reacción química:
SiO2 + 3·C -> SiC + 2·CO
En el horno Acheson, una mezcla de arenas o cuarzos de alta pureza y coque de petróleo se hace reaccionar químicamente a temperaturas de hasta 2,500 °C. La energía para la reacción se produce mediante el calentamiento resistivo de un núcleo de grafito conectado a dos electrodos en los extremos del horno.
La reacción se desarrolla durante unas 36 horas, iniciándose la formación de ß-SiC (carburo de silicio cúbico) a partir de los 1,400 °C y la recristalización y formación de α-SiC (carburo de silicio hexagonal) a partir de 1,800 °C.
Hornos de cocción de SiC |
α-SiC (carburo de silicio hexagonal) |
El carburo de silicio se desarrolla como un lingote cilíndrico sólido alrededor del núcleo de grafito, con capas concéntricas que van disminuyendo su contenido en SiC a medida que se alejan del núcleo. Puede ser negro o verde en función de la composición de las materias primas empleadas.
Características del carburo de silicio
El carburo de silicio posee una extrema dureza, sólo superada por el diamante y unos pocos compuestos sintéticos. También es altamente resistente al calor. Estas propiedades hacen del carburo de silicio un material irreemplazable en aplicaciones abrasivas y refractarias.
Propiedad | Ensayo | Valor |
Propiedades físicas |
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Color | negro, gris oscuro, verde | |
Dureza | UNE EN ISO 4545-1:2006 | 2,500 - 2,800 MPa |
Densidad | ASTM C20 | 3.21 g·cm-3 |
Absorción de humedad | ASTM C373 | 0.0 % |
Índice de refracción n0 | 2.65 | |
Propiedades mecánicas |
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Resistencia a compresión | ASTM C773 | 1,725 - 2,500 MPa |
Resistencia a tracción | ACMA Test #4 | 310 MPa |
Módulo de elasticidad de Young | ASTM C848 | 420 - 476 GPa |
Módulo de rotura a flexión | ASTM F417 | 324 - 450 MPa |
Tenacidad a la fractura | Ensayo de tres puntos | 2.3 - 4.0 MPa·m1/2 |
Propiedades térmicas |
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Estabilidad térmica | 1,400 ºC al aire | |
Resistencia al choque térmico | Templado | 350 - 500 ºC |
Conductividad térmica (298 K) | ASTM C408 | 41 - 90 W·m-1·K-1 |
Expansión térmica lineal | ASTM C372 | 4.7 - 5.1·10-6 K-1 |
Calor específico medio | ASTM C351 | 0.15 - 0.22 cal·g-1·K-1 |
Propiedades eléctricas |
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Constante dieléctrica | ASTM D150 | 10.2 MHz |
Resistividad eléctrica | ASTM D1829 | 108 W·cm |