Los componentes de carburo de silicio (SiC) son materiales versátiles conocidos por sus excepcionales propiedades mecánicas y térmicas.
Estos componentes se utilizan en diversas aplicaciones, como elementos calefactores, equipos de procesamiento de obleas y componentes de turbinas.
Esto se debe a su alta conductividad térmica, resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste.
El SiC es un material cerámico compuesto de silicio y carbono, que ofrece una alta conductividad eléctrica y la capacidad de soportar temperaturas extremas.
Explicación de 5 puntos clave
Composición y estructura
Composición química: El SiC es un compuesto de silicio y carbono, conocido como carborundo.
Es un material cerámico con una estructura reticular formada por enlaces entre átomos tetraédricos de carbono y silicio.
Dureza y Resistencia: Debido a sus fuertes enlaces covalentes, el SiC posee una dureza y una resistencia mecánica considerables, cercanas a las del diamante.
Procesos de fabricación
Recristalización: Los elementos calefactores de SiC se fabrican fusionando granos de carburo de silicio de gran pureza a temperaturas superiores a 2150°C, un proceso conocido como recristalización.
Deposición química en fase vapor (CVD): KinTek utiliza un proceso de CVD a granel para producir componentes de SiC cúbico beta sólidos de gran pureza (>99,9995%).
Este método garantiza una resistencia química, una conductividad térmica y una resistencia al choque térmico superiores.
SiC aglomerado por reacción: Se fabrica infiltrando compactos de SiC y carbono con silicio líquido, que reacciona con el carbono para formar carburo de silicio, uniendo las partículas.
SiC sinterizado: Producido a partir de polvo de SiC puro con coadyuvantes de sinterización sin óxidos, mediante procesos convencionales de conformado de cerámica y sinterización en atmósfera inerte a altas temperaturas.
Propiedades térmicas
Conductividad térmica: El SiC tiene una conductividad térmica que oscila entre 120 y 270 W/mK, lo que le confiere una gran eficacia en la conducción del calor.
Expansión térmica: Con un coeficiente de expansión térmica de 4,0x10-6/°C, el SiC presenta una baja expansión térmica, lo que resulta beneficioso para minimizar el estrés térmico y mantener la integridad estructural bajo cambios de temperatura.
Resistencia al choque térmico: La capacidad del SiC para soportar rápidos cambios de temperatura sin sufrir daños se debe a su alta conductividad térmica y baja expansión térmica.
Propiedades eléctricas
Conductividad eléctrica: El SiC tiene una alta conductividad eléctrica, lo que lo hace adecuado para elementos calefactores y otras aplicaciones eléctricas.
Resistividad eléctrica: El SiC CVD está disponible en grados de resistividad eléctrica baja (<10 Ohm-cm) y alta (>1.000 Ohm-cm), lo que permite satisfacer diversos requisitos eléctricos.
Aplicaciones
Elementos calefactores: El SiC se utiliza ampliamente para elementos calefactores debido a su alta conductividad eléctrica y a su capacidad para soportar temperaturas extremas.
Equipos de procesamiento y manipulación de obleas: Los componentes de SiC de alta pureza se utilizan en equipos de procesamiento de obleas por su resistencia química y propiedades térmicas superiores.
Componentes para turbinas: La resistencia al desgaste, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al choque térmico del SiC lo hacen adecuado para componentes de turbinas en entornos de altas temperaturas.
Propiedades mecánicas
Resistencia al desgaste: El SiC es muy resistente al desgaste, por lo que es ideal para aplicaciones en las que la abrasión es un problema.
Resistencia a altas temperaturas: El SiC mantiene su resistencia mecánica a altas temperaturas, lo que es crucial para aplicaciones de alta temperatura.
En resumen, los componentes de SiC son materiales muy versátiles con propiedades mecánicas y térmicas excepcionales.
Su capacidad para soportar altas temperaturas, resistir el desgaste y conducir el calor de forma eficiente los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones en industrias como la electrónica, la aeroespacial y la de automoción.
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