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.
Estrutura cristalina e tipos:
O carboneto de silício existe em várias formas diferentes, conhecidas como politípicos, sendo as duas formas principais o α-SiC e o 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, por outro lado, tem mais de 100 politopos, incluindo 4H, 15R e 6H, sendo o 6H o mais comum em aplicações industriais. A transição entre estas formas depende da temperatura, sendo o β-SiC estável abaixo de 1600°C e transformando-se em α-SiC a temperaturas mais elevadas.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 elevada 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.
- 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.
