Carburo de silicio, compuesto cristalino de silicio y carbono extremadamente duro, producido sintéticamente. Su fórmula química es SiC. Desde finales del siglo XIX, el carburo de silicio ha sido un material importante para lijas, muelas y herramientas de corte. Más recientemente, ha encontrado aplicación en revestimientos refractarios y elementos de calentamiento para hornos industriales, en piezas resistentes al desgaste para bombas y motores de cohetes, y en sustratos semiconductores para diodos emisores de luz.
refractario: carburo de silicio
Las cerámicas de carburo de silicio (SiC) se fabrican mediante un proceso denominado enlace de reacción, inventado por el estadounidense Edward G.
Descubrimiento.
El inventor estadounidense Edward G. Acheson descubrió el carburo de silicio en 1891. Mientras intentaba producir diamantes artificiales, Acheson calentó una mezcla de arcilla y coque en polvo en un recipiente de hierro, con el recipiente y una luz de arco de carbono ordinaria que servían como electrodos.. Encontró cristales de color verde brillante unidos al electrodo de carbono y pensó que había preparado un nuevo compuesto de carbono y alúmina a partir de la arcilla. Llamó al nuevo compuesto Carborundum porque la forma mineral natural de la alúmina se llama corindón. Al descubrir que los cristales se aproximaban a la dureza del diamante e inmediatamente se dieron cuenta de la importancia de su descubrimiento, Acheson solicitó una patente estadounidense. Su producto inicial se ofreció inicialmente para el pulido de gemas y se vendió a un precio comparable con el polvo de diamante natural. El nuevo compuesto, que se podía obtener de materias primas baratas y con buenos rendimientos, pronto se convirtió en un importante abrasivo industrial.
Casi al mismo tiempo que Acheson hizo su descubrimiento, Henri Moissan en Francia produjo un compuesto similar a partir de una mezcla de cuarzo y carbono; pero en una publicación de 1903, Moissan atribuyó el descubrimiento original a Acheson. Se encontró algo de carburo de silicio natural en Arizona en el meteorito Canyon Diablo y lleva el nombre mineralógico moissanite.
Fabricación moderna.
El método moderno de fabricación de carburo de silicio para las industrias de abrasivos, metalúrgicos y refractarios es básicamente el mismo que el desarrollado por Acheson. Se forma una mezcla de arena de sílice pura y carbono en forma de coque finamente molido alrededor de un conductor de carbono dentro de un horno de ladrillo de resistencia eléctrica. La corriente eléctrica pasa a través del conductor, provocando una reacción química en la que el carbono en el coque y el silicio en la arena se combinan para formar SiC y gas de monóxido de carbono. El funcionamiento de un horno puede durar varios días, durante los cuales las temperaturas varían de 2,200 ° a 2,700 ° C (4,000 ° a 4,900 ° F) en el núcleo a aproximadamente 1,400 ° C (2,500 ° F) en el borde exterior. El consumo de energía excede los 100,000 kilovatios-hora por corrida. Al finalizar la ejecución, el producto consiste en un núcleo de cristales de SiC verde a negro, unidos de manera holgada, rodeados de materia prima parcial o totalmente no convertida. El agregado del bulto se tritura, se muele y se tamiza en varios tamaños apropiados para el uso final.
Para aplicaciones especiales, el carburo de silicio se produce mediante una serie de procesos avanzados. El carburo de silicio unido por reacción se produce mezclando polvo de SiC con carbón en polvo y un plastificante, formando la mezcla en la forma deseada, quemando el plastificante y luego infundiendo el objeto encendido con silicio gaseoso o fundido, que reacciona con el carbono para formar SiC adicional. Las capas de SiC resistentes al desgaste pueden formarse por deposición química de vapor, un proceso en el que los compuestos volátiles que contienen carbono y silicio reaccionan a altas temperaturas en presencia de hidrógeno. Para aplicaciones electrónicas avanzadas, se pueden cultivar grandes cristales individuales de SiC a partir de vapor; la bola se puede cortar en obleas de forma muy parecida al silicio para su fabricación en dispositivos de estado sólido. Para el refuerzo de metales u otras cerámicas, las fibras de SiC se pueden formar de varias maneras, incluida la deposición química de vapor y la cocción de fibras de polímeros que contienen silicio.
