O carboneto de silício (SiC) é um composto cristalino de silício e carbono, excecionalmente duro, produzido sinteticamente.
É classificado como uma cerâmica técnica devido à sua elevada resistência ao desgaste, propriedades mecânicas e propriedades térmicas.
5 pontos-chave para saber sobre o carboneto de silício
1. Estrutura cristalina e tipos
O carboneto de silício existe em várias formas diferentes, conhecidas como politípicas.
As duas formas primárias são α-SiC e β-SiC.
O β-SiC tem um sistema cristalino cúbico, em que o silício (Si) e o carbono (C) formam uma estrutura cúbica de face centrada.
O α-SiC tem mais de 100 politopos, incluindo 4H, 15R e 6H, sendo o 6H o mais comum em aplicações industriais.
A transição entre estas formas é dependente da temperatura, sendo o β-SiC estável abaixo de 1600°C e transformando-se em α-SiC a temperaturas mais elevadas.
2. Métodos de produção
A produção industrial de carboneto de silício envolve vários métodos.
Método Acheson (redução carbotérmica tradicional): Este método envolve o aquecimento de uma mistura de areia de quartzo de alta pureza ou minério de quartzo triturado com coque de petróleo, grafite ou pó fino de antracite a mais de 2000°C, utilizando um elétrodo de grafite. Este processo sintetiza o pó de α-SiC.
Redução carbotérmica a baixa temperatura do dióxido de silício: Este método, semelhante ao método Acheson, envolve uma temperatura de síntese mais baixa (1500 a 1800°C) para produzir pó de β-SiC com maior pureza.
Reação direta silício-carbono: Este método reage diretamente o pó de silício metálico com o pó de carbono a 1000-1400°C para gerar pó de β-SiC de elevada pureza.
3. Aplicações
O carboneto de silício é amplamente utilizado em várias indústrias devido às suas propriedades únicas.
Indústria de semicondutores: O SiC é utilizado em discos de moagem, acessórios e como material semicondutor devido à sua elevada dureza, baixo desgaste e coeficiente de expansão térmica semelhante ao das bolachas de silício. As suas propriedades tornam-no adequado para retificação e polimento a alta velocidade.
Elementos de aquecimento: O SiC é utilizado em elementos de aquecimento para fornos industriais devido à sua resistência a altas temperaturas e ao choque térmico.
Aplicações cerâmicas: Como material cerâmico, o SiC oferece alta condutividade eléctrica em comparação com outras cerâmicas, tornando-o adequado para elementos produzidos por prensagem ou extrusão e depois sinterização.
4. Conclusão
O carboneto de silício, enquanto cerâmica técnica, é um material versátil com aplicações que vão desde as tradicionais utilizações em abrasivos e ferramentas de corte até aplicações avançadas em semicondutores e elementos de aquecimento.
As suas propriedades únicas, incluindo elevada dureza, resistência ao desgaste e estabilidade térmica, fazem dele um material essencial nos processos industriais modernos.
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