Carburo di silicio nero: proprietà e applicazioni
1. Panoramica
Il carburo di silicio nero (SiC) è un materiale ceramico sintetico prodotto riscaldando una miscela di sabbia silicea e coke di petrolio in un forno a resistenza elettrica ad alte temperature (circa 2200 °C). È più duro dell’ossido di alluminio, ma meno tenace del diamante o del carburo di boro.
2. Proprietà principali del carburo di silicio nero
| Proprietà | Descrizione |
|---|---|
| Durezza | 9,0-9,5 sulla scala di Mohs (vicino al diamante) |
| Punto di fusione | ~2700°C (si decompone, non si scioglie) |
| Conduttività termica | Alto (120-200 W/m·K) |
| Resistenza chimica | Resistente agli acidi, agli alcali e all’ossidazione |
| Conduttività elettrica | Semiconduttivo |
| Resistenza meccanica | Elevata resistenza alla compressione, fragile |
| Densità | ~3,1 g/cm³ |
| Resistenza agli shock termici | Eccellente |
| Colore | Nero/grigio scuro a causa di impurità (ferro, carbonio) |
3. Applicazioni del carburo di silicio nero
A. Abrasivi e rettifica
Utilizzato in mole abrasive, carte abrasive e utensili da taglio.
Efficace su metalli non ferrosi (alluminio, ottone), ceramiche e compositi.
B. Refrattari
L’elevata stabilità termica lo rende adatto per rivestimenti di forni, arredi per forni e crogioli.
Utilizzato nella produzione dell’acciaio e del vetro.
C. Applicazioni metallurgiche
Agisce come disossidante nella produzione dell’acciaio.
Utilizzato nella raffinazione del ferro e dell’acciaio per migliorarne la qualità.
D. Componenti resistenti all’usura
Utilizzato in ugelli, guarnizioni e materiali abrasivi per la sabbiatura.
Applicato nei componenti delle pompe soggetti a erosione.
E. Elettronica e semiconduttori
Utilizzato in dispositivi elettronici ad alta potenza e alta temperatura (diodi, LED).
Materiale di substrato per alcune applicazioni dei semiconduttori.
F. Automotive e aerospaziale
Dischi freno e pastiglie freno in ceramica (per la resistenza al calore).
Componenti strutturali leggeri nel settore aerospaziale.
G. Ceramica e compositi
Agente rinforzante nei compositi a matrice ceramica (CMC).
Utilizzato nei materiali per armature antiproiettile.
H. Lucidatura e lappatura
Le polveri fini di SiC vengono utilizzate per lucidare il vetro, la pietra e i componenti ottici.
4. Confronto con il carburo di silicio verde
SiC nero : più economico, leggermente meno puro (~97-98% SiC), utilizzato per scopi abrasivi e refrattari generali.
SiC verde : purezza più elevata (>99%), utilizzato per la rettifica di precisione di materiali duri come il carburo di tungsteno.
5. Vantaggi e limitazioni
✔ Vantaggi:
Estrema durezza e resistenza all’usura.
Eccellente stabilità termica e chimica.
Conveniente rispetto al diamante o al carburo di boro.