El carburo de silicio (SiC) es un compuesto sintético conocido por su dureza, resistencia al desgaste y propiedades térmicas.
Es valioso en diversas industrias debido a sus características únicas.
En el proceso de fabricación del carburo de silicio intervienen varios métodos industriales, como la sinterización, la unión por reacción, el crecimiento de cristales y la deposición química en fase vapor (CVD).
1. Sinterización
El carburo de silicio sinterizado se produce a partir de polvo de carburo de silicio puro con auxiliares de sinterización sin óxido.
El proceso consiste en utilizar técnicas convencionales de conformado de cerámica y sinterizar el material en una atmósfera inerte a temperaturas de hasta 2000°C o superiores.
Este método da como resultado un material denso y resistente adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
2. Adhesión por reacción
El SiC aglomerado por reacción se fabrica infiltrando compactos de mezclas de SiC y carbono con silicio líquido.
El silicio reacciona con el carbono, formando carburo de silicio adicional, que une las partículas de SiC entre sí.
Este método es especialmente útil para crear formas y estructuras complejas.
3. Crecimiento de cristales
Los fabricantes utilizan la deposición química de vapor para hacer crecer películas monocristalinas de SiC sobre sustratos de obleas de silicio.
Este proceso implica varias técnicas que pueden introducir dopantes de tipo n y de tipo p en las películas de SiC, mejorando sus propiedades eléctricas.
Este método es crucial para producir cristales de SiC de alta calidad utilizados en la fabricación de productos electrónicos.
4. Deposición química en fase vapor (CVD)
El CVD se utiliza para producir SiC con una resistencia eléctrica muy baja, lo que lo convierte en un conductor razonable de la electricidad.
Esta propiedad permite la fabricación de características finas mediante métodos EDM (Mecanizado por Descarga Eléctrica), que son útiles para generar agujeros diminutos con elevadas relaciones de aspecto.
El material CVD también es conocido por su baja densidad, alta rigidez, extrema dureza y resistencia al desgaste.
5. Métodos de preparación
Los métodos industriales para preparar el polvo de SiC incluyen el método Acheson (reducción carbotérmica del cuarzo con materiales de carbono), la reducción carbotérmica a baja temperatura del dióxido de silicio y la reacción directa silicio-carbono.
Estos métodos varían en los requisitos de temperatura y el tipo de cristal de SiC (α o β) producido.
6. Formas cristalinas
El SiC existe en dos formas cristalinas principales, α y β.
El β-SiC tiene una estructura cristalina cúbica y es estable a temperaturas inferiores a 1600°C. Por encima de esta temperatura, el β-SiC se vuelve cúbico.
Por encima de esta temperatura, el β-SiC se transforma lentamente en varios politípos de α-SiC, que son más estables a temperaturas más altas.
7. Aplicaciones industriales
La producción de carburo de silicio implica una serie de sofisticadas técnicas adaptadas para crear materiales con propiedades específicas adecuadas para diversas aplicaciones industriales, como semiconductores, cerámicas y equipos de alta temperatura.
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