Céramique avancée

Les matériaux céramiques avancés trouvent diverses utilisations dans l'électronique, la communication, aviation, militaire, et les industries de haute technologie. Ils sont très bénéfiques dans les systèmes de technologie de l'information comme la fabrication de puces, céramique piézoélectrique, condensateur céramique, et applications magnétiques en ferrite.

Les ventes de céramiques avancées aux États-Unis représentent un 30 industrie d'un milliard de dollars. Il enregistre une croissance de 105 annuellement. La céramique avancée est un terme général qui englobe trois types de matériaux différents: outil céramique, céramique structurale, et céramique fonctionnelle.

• Céramique structurale– Ces matériaux sont conçus pour une résistance élevée, choc thermique, et résistance chimique. Ils présentent également une excellente dureté et résistance à l'oxydation, corrosion, et porter. Ces propriétés les rendent adaptés aux environnements hostiles. Certaines des céramiques structurelles largement utilisées comprennent céramique au carbure de silicium, céramique de nitrure de silicium, et céramique d'alumine.
• Céramique à outils– Ces matériaux sont utilisés dans la production de biens industriels, ustensiles de cuisine, ustensiles de cuisine, et vaisselle. Les types de céramiques à outils les plus populaires incluent le diamant (forme naturelle), carbure cémenté, nitrure de bore cubique, etc.
• Céramique fonctionnelle– Ces matériaux sont créés pour avoir des propriétés électro-optiques comme les LED ou les lasers. Ils varient en fonction des différentes propriétés physiques qui, à leur tour, les rendent utiles pour des fonctions spécifiques. Dans le cas des céramiques optiques, les matériaux présentent de grandes quantités de transparence, luminescence, fluorescence, et effets électrochromes. Les exemples incluent le dioxyde de silicium, trioxyde de tungstène, et tellurure de cadmium. Les céramiques fonctionnelles peuvent en outre être divisées en magnétiques, semi-conducteur, et diélectrique.

Abrasifs au carbure de silicium

L'abrasif céramique au carbure de silicium est composé de carborundum, chimiquement connu sous le nom de SiC. C'est un composé composé de molécules de silicium et de carbone étroitement emballées. Il se produit naturellement sous forme de minéral moissanite, et ses grains sont liés ensemble par la chaleur (1200 ℃ ~ 1400 ℃), également connu sous le nom de processus de frittage. Sa capacité à résister à une forte abrasion et sa production économique en font un choix parfait pour les abrasifs. Il a une faible dilatation thermique et est également léger. Selon les exigences de l'application, il peut être appliqué à la fois comme matériau abrasif en vrac et solide.

Les particules de carbure de silicium sont laminées sur du papier pour être utilisées comme papier de verre. Le composé dur est populaire dans la lapidairerie moderne grâce à son économie de production. Lors d'opérations industrielles, il est utilisé pour le rodage, affûtage, sablage, et découpe au jet d'eau. Les céramiques au carbure de silicium présentent une résistance à l'oxydation, bonne conductivité thermique, et, conductivité électrique.

Caractéristiques qui font du carbure de silicium le meilleur choix pour une utilisation abrasive

Le carbure de silicium est la céramique la plus résistante à la corrosion et peut conserver sa résistance à des températures aussi élevées que 1400 ℃. Les principales caractéristiques qui en font le premier choix comme abrasif sont:

• Céramique haute résistance
• Matériau léger
• Capacité à maintenir la résistance à des températures très élevées:
• Haute résistance à l'abrasion
• Haute résistance à la corrosion
• Très économique à produire

Les meilleurs et les plus précieux avantages de l'utilisation abrasif au carbure de silicium sont les suivants:

• Temps de sablage plus rapides grâce à ses vitesses de coupe vertigineuses
• Présence négligeable de contenu magnétique et de contamination
• Des vitesses de coupe supérieures grâce à sa dureté et sa résistance
• Composition beaucoup plus légère par rapport aux autres jets de soufflage métalliques
• Faible coût d'approvisionnement et de fabrication
• Une large gamme de granulométries
• Matériau biodégradable respectueux de l'environnement

Plus loin, nous discutons de chacune des propriétés du SiC qui en font un candidat apte à être utilisé comme matériau abrasif:

Propriétés physiques

Nous avons discuté de quelques-unes des propriétés physiques du carbure de silicium dans cet article. En mesures réelles, sa densité est 3.20 grammes par mètre cube, avec une dureté de 9.5 Moh. Comme les paramètres de dilatation thermique du carbure de silicium restent faibles, il résiste aux chocs thermiques et présente une faible conductivité thermique.

Propriétés chimiques

Le carbure de silicium a de fortes propriétés anti-chimiques. Il résiste aux attaques acides mais n'est pas stable dans des conditions alcalines. Comme le matériau est soumis à des températures extrêmement élevées de l'ordre de 1300-1400℃, une couche protectrice externe contenant du dioxyde de silicium se forme. Cette couche fournit une couverture au cristal de carbure de silicium interne. Au fur et à mesure que cette couche protectrice s'épaissit, il résiste aux molécules de carbure de silicium de se combiner avec d'autres produits chimiques.

Propriétés électriques

La conductivité électrique du carbure de silicium est inversement proportionnelle à sa température ambiante. Alors que la température monte, la conductivité électrique baisse. Lorsque le carbure de silicium est maintenu à une température constante, il présente les propriétés d'un semi-conducteur. La conductivité électrique globale du carbure de silicium peut être modifiée en fonction de ses différentes impuretés.

Brève histoire de la céramique au carbure de silicium

Le carbure de silicium est produit depuis 1893 principalement comme abrasif. Le processus de frittage est utilisé pour obtenir une liaison étroite entre les molécules de SiC afin d'obtenir un matériau céramique dur. Des substrats commerciaux en carbure de silicium sont fournis à l'industrie depuis 1987.

• Dans l'année 1905, on a découvert que la première météorite transportaitcarbure de silicium dans sa masse
• 1907a été l'année qui a vu la première LED à base de carbure de silicium (Diode électro-luminescente)
• Dans 1955, LELY a imaginé le concept de carbonatation de haute qualité du carbure de silicium pour permettre son utilisation comme matériau électronique
• L'année 1958 assisté à la première conférence mondiale sur les carbures de siliciumEn Boston

Différents types de céramiques au carbure de silicium

• Carbure de silicium fritté– Le matériau est produit en mélangeant des auxiliaires de frittage sans oxyde (métaux et oxydes métalliques qui ne se décomposent pas dans le SiC) avec de la poudre de carbure de silicium fine et pure. Les processus suivent des étapes comme le pressage isostatique, presse à matricer, et opérations de moulage par injection.
• Carbure de silicium lié au nitrure– Le matériau présente une résistance exceptionnelle à l'usure et à la corrosion. Il est formé en liant l'azote avec des molécules de carbure de silicium lorsqu'elles sont cuites avec du silicium ou d'autres additifs..
• Carbure de silicium lié par réaction– Lorsque le silicium fondu est soumis à du carbone poreux (ou graphite), la réaction chimique produit du carbure de silicium lié par réaction. Il est également connu sous le nom de carbure de silicium siliconé.
• Carbure de silicium lié à l'argile- Le matériau est formé lorsque la poudre fine de carbure de silicium est frittée en utilisant de l'argile comme additif de frittage. Le processus de frittage est effectué à une température de 1350°C. Le matériau ainsi obtenu a typiquement une porosité de 24%.
• Carbure de silicium déposé chimiquement en phase vapeur– Le procédé de dépôt chimique en phase vapeur est réalisé sur des molécules de carbure de silicium en présence d'un dérivé de silane volatil en combinaison avec de l'hydrogène et de l'azote. Ce mélange de substances est chauffé dans la plage de 900 – 1200°C pour obtenir du carbure de silicium déposé chimiquement en phase vapeur.

Types d'abrasifs au carbure de silicium disponibles sur le marché

Poudre de carbure de silicium (Produit chimiquement)

Il s'agit de l'abrasif au carbure de silicium le plus couramment disponible. Il est produit en faisant réagir et en pyrolysant des polysiloxanes vaporisés pour produire de la poudre de carbure de silicium. Le processus de chauffage simple en une étape est simple et économique. Un polysiloxane vaporisé est introduit dans une chambre de réaction chaude à 1600°C qui est capable de convertir la vapeur de polysiloxane en poudre de carbure de silicium.

Papier abrasif au carbure de silicium

Le papier de verre au carbure de silicium est utilisé pour les processus de ponçage à sec et humide. Il est également utilisé pour se débarrasser de la rouille à l'aide de ses grains bien sûr. Il est appliqué efficacement pour des processus tels que la finition des parquets et l'ébavurage du verre et des métaux.. Les artistes l'utilisent souvent pour donner aux sculpteurs de marbre et de pierre une finition appropriée.

Feuille de papier abrasif en carbure de silicium

La feuille de papier de verre se compose de grains de carbure de silicium durs mais pointus. Comme la taille des grains est petite et que les grains sont cassants, il n'a pas une longue durée de vie. Utilisé pour divers travaux de ponçage pour des surfaces comme le marbre, métal, pierre, verre, plastiques durs, etc.

Poudre de carbure de silicium

C'est un minéral naturel. La forme en poudre est largement utilisée dans les processus d'abrasion comme la découpe au jet d'eau, affûtage, et sablage. Les poudres de carbure de silicium sont un moyen de meulage idéal pour le polissage grossier et le meulage fin des métaux ferreux, semi-conducteurs, et même la céramique.

Meule en carbure de silicium

Les rectifieuses sont équipées de roues pour un fonctionnement continu et une application sur de plus grandes surfaces. Le noyau de la meule est souvent en matériaux composites. La meule en carbure de silicium est utilisée pour les métaux non ferreux en raison de sa capacité de coupe rapide. Les grains tranchants sont donc utilisés sur les métaux mous. Les meules revêtues de carbure de silicium vert peuvent être utilisées sur des surfaces en carbure. À la fois, les roues noires revêtues de carbure de silicium trouvent leur utilisation sur les surfaces en pierre et en plastique.

Pierre à aiguiser en carbure de silicium

La pierre à aiguiser est couramment utilisée pour aiguiser les couteaux en acier inoxydable. La pierre à aiguiser en carbure de silicium peut affûter rapidement les couteaux sans trop d'usure. La 9-10 Mohs de dureté en font un matériau durable pour une utilisation à long terme.

Opérations industrielles où les abrasifs au silicone sont utiles:

• Cabines de pulvérisation pour différentes applications
• Grenaillage de réservoir à l'aide de fluides hydrauliques
• Rénovation de poêles anciens
• Comme moyen d'éclairage pour le dynamitage
• Finition et gravure par soufflage de matériaux métalliques extérieurs (par exemple., pôteaux d'éclairage, meubles de patio, etc.)
• Préparation du lit de camion
• Ébavurage et polissage du verre et des métaux
• Bijoux de polissage

Fabricant de matières premières en carbure de silicium en Chine

Henan Superior Abrasives Co., Ltd a plus de 20 années d'expérience dans le domaine de l'abrasif. Nous sommes le principal fournisseur de carbure de silicium et de produits connexes en Chine. Nous fournissons du carbure de silicium noir, sable de quartz de silicium, et produit de coke de pétrole. Les matériaux sont électrofondus à haute température pour obtenir des grains de cristaux hexagonaux. Les grains de carbure de silicium noir ont une faible dilatation thermique, haute conductivité électrique et thermique, et sont extrêmement durs. Ils sont disponibles dans la suite tailles:

• Macro split en carbure de silicium noir
• Macro-grains de carbure de silicium noir
• Micro poudre de carbure de silicium noir

Carbure de silicium vert, qui est de meilleure qualité que le carbure de silicium noir, a une dureté proche du diamant. Il fournit un excellent moyen de polissage et de meulage. Un matériau qui n'est pas affecté par la présence de produits chimiques. Ils sont disponibles dans la suite tailles:

• Micro poudre verte de carbure de silicium
• Macro-grains de carbure de silicium vert

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