El carburo de silicio (SiC) es un compuesto cristalino de silicio y carbono producido sintéticamente y de una dureza excepcional. Se clasifica como cerámica técnica debido a su alta resistencia al desgaste, propiedades mecánicas y propiedades térmicas.
Estructura cristalina y tipos:
El carburo de silicio existe en varias formas diferentes, conocidas como politípos, siendo las dos formas principales el α-SiC y el β-SiC. El β-SiC tiene un sistema cristalino cúbico, en el que el silicio (Si) y el carbono (C) forman una red cúbica centrada en las caras. El α-SiC, por su parte, tiene más de 100 poliotipos, entre ellos 4H, 15R y 6H, siendo el 6H el más común en aplicaciones industriales. La transición entre estas formas depende de la temperatura, siendo el β-SiC estable por debajo de 1600°C y transformándose en α-SiC a temperaturas más elevadas.Métodos de producción:
- La producción industrial de carburo de silicio implica varios métodos:
- Método Acheson (reducción carbotérmica tradicional): Este método consiste en calentar una mezcla de arena de cuarzo de gran pureza o mineral de cuarzo triturado con coque de petróleo, grafito o polvo fino de antracita a más de 2000°C utilizando un electrodo de grafito. Este proceso sintetiza polvo de α-SiC.
- Reducción carbotérmica a baja temperatura del dióxido de silicio: Este método, similar al método Acheson, implica una temperatura de síntesis más baja (1500 a 1800°C) para producir polvo de β-SiC con mayor pureza.
Reacción directa silicio-carbono: Este método hace reaccionar directamente polvo de silicio metálico con polvo de carbono a 1000-1400°C para generar polvo de β-SiC de gran pureza.
- Aplicaciones:
- El carburo de silicio se utiliza ampliamente en diversas industrias debido a sus propiedades únicas:Industria de semiconductores:
- El SiC se utiliza en discos de rectificado, accesorios y como material semiconductor debido a su alta dureza, bajo desgaste y coeficiente de expansión térmica similar al de las obleas de silicio. Sus propiedades lo hacen adecuado para el esmerilado y pulido a alta velocidad.Elementos calefactores:
El SiC se utiliza en elementos calefactores para hornos industriales debido a su resistencia a altas temperaturas y al choque térmico.Aplicaciones cerámicas:
Como material cerámico, el SiC ofrece una alta conductividad eléctrica en comparación con otras cerámicas, lo que lo hace adecuado para elementos producidos por prensado o extrusión y posterior sinterización.
