Os componentes de carboneto de silício (SiC) são materiais versáteis conhecidos pelas suas excepcionais propriedades mecânicas e térmicas.
Estes componentes são utilizados em várias aplicações, incluindo elementos de aquecimento, equipamento de processamento de bolachas e componentes de turbinas.
Isto deve-se à sua elevada condutividade térmica, resistência ao choque térmico e resistência ao desgaste.
O SiC é um material cerâmico composto por silício e carbono, que oferece uma elevada condutividade eléctrica e a capacidade de suportar temperaturas extremas.
5 pontos-chave explicados
Composição e estrutura
Composição química: O SiC é um composto de silício e carbono, conhecido como carborundum.
É um material cerâmico com uma estrutura de rede que consiste em ligações entre átomos de carbono e silício em forma de tetraedro.
Dureza e resistência: Devido às suas fortes ligações covalentes, o SiC possui uma dureza e uma resistência mecânica substanciais, próximas das do diamante.
Processos de fabrico
Recristalização: Os elementos de aquecimento de SiC são fabricados através da fusão de grãos de carboneto de silício de elevada pureza a temperaturas superiores a 2150°C, um processo conhecido como recristalização.
Deposição de vapor químico (CVD): KinTek usa um processo CVD em massa para produzir componentes de SiC beta cúbico sólido de alta pureza (>99,9995%).
Esse método garante resistência química superior, condutividade térmica e resistência ao choque térmico.
SiC ligado por reação: Fabricado por infiltração de compactos de SiC e carbono com silício líquido, que reage com o carbono para formar carboneto de silício, unindo as partículas.
SiC sinterizado: Produzido a partir de pó de SiC puro com auxiliares de sinterização não óxidos, utilizando processos convencionais de formação de cerâmica e sinterização numa atmosfera inerte a altas temperaturas.
Propriedades térmicas
Condutividade térmica: O SiC tem uma gama de condutividade térmica de 120-270 W/mK, o que o torna altamente eficiente na condução de calor.
Expansão térmica: Com um coeficiente de expansão térmica de 4,0x10-6/°C, o SiC apresenta uma baixa expansão térmica, o que é benéfico para minimizar o stress térmico e manter a integridade estrutural sob mudanças de temperatura.
Resistência ao choque térmico: A capacidade do SiC de suportar mudanças rápidas de temperatura sem sofrer danos deve-se à sua elevada condutividade térmica e baixa expansão térmica.
Propriedades eléctricas
Condutividade eléctrica: O SiC tem uma elevada condutividade eléctrica, o que o torna adequado para elementos de aquecimento e outras aplicações eléctricas.
Resistividade eléctrica: O SiC CVD está disponível em graus de resistividade eléctrica baixa (<10 Ohm-cm) e alta (>1.000 Ohm-cm), atendendo a vários requisitos eléctricos.
Aplicações
Elementos de aquecimento: O SiC é amplamente utilizado em elementos de aquecimento devido à sua elevada condutividade eléctrica e capacidade de suportar temperaturas extremas.
Equipamento de processamento e manuseamento de bolachas: Os componentes de SiC de elevada pureza são utilizados em equipamento de processamento de bolachas devido à sua resistência química e propriedades térmicas superiores.
Componentes para turbinas: A resistência ao desgaste, a resistência a altas temperaturas e a resistência ao choque térmico do SiC tornam-no adequado para componentes de turbinas em ambientes de alta temperatura.
Propriedades mecânicas
Resistência ao desgaste: O SiC é altamente resistente ao desgaste, tornando-o ideal para aplicações onde a abrasão é uma preocupação.
Resistência a altas temperaturas: O SiC mantém a sua resistência mecânica a altas temperaturas, o que é crucial para aplicações a altas temperaturas.
Em resumo, os componentes de SiC são materiais altamente versáteis com propriedades mecânicas e térmicas excepcionais.
A sua capacidade para suportar temperaturas elevadas, resistir ao desgaste e conduzir o calor de forma eficiente torna-os adequados para uma vasta gama de aplicações em indústrias como a eletrónica, a aeroespacial e a automóvel.
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