Processo de produção do SiC
Enquanto nos últimos anos surgiram métodos alternativos de produção de carbeto de silício de alta pureza selecionados, a maioria do SiC utilizado hoje é produzido utilizando o chamado processo Acheson.
O carbeto de silício (SiC) é um mineral sintético mais comumente produzido em fornos de resistência elétrica, pelo processo Acheson, cujo nome vem do americano E.G. Acheson, que o inventou em 1891. Em um forno Acheson, uma mistura de material de carbono (geralmente coque de petróleo) e uma sílica ou areia de quartzo reage quimicamente a altas temperaturas na faixa de 1700 - 2500°C, resultando na formação do α-SiC após a reação principal:
A energia para a reação é fornecida pelo aquecimento resistivo de um núcleo de grafite feito pela conexão deste núcleo a dois eletrodos em ambas as extremidades do forno.
O SiC se desenvolve como um lingote cilíndrico sólido ao redor do núcleo, com camadas radiais que vão desde grafite no interior, até α-SiC (o material de maior qualidade com estrutura cristalina grosseira), β-SiC, de qualidade metalúrgica e finalmente material não-reagido no exterior. O SiC pode ser produzido como preto ou verde, dependendo da qualidade da matéria-prima.
Após um período de resfriamento, o lingote SiC é classificado com precisão e processado posteriormente para diferentes aplicações. O material bruto SiC é cuidadosamente triturado, classificado, às vezes moído novamente, e opcionalmente tratado quimicamente a fim de obter as propriedades específicas para as quais será aplicado.
Propriedades do carbeto de silício
O SiC é um material cerâmico com uma dureza excepcional, só superado pelo diamante, nitreto de boro cúbico e carboneto de boro. O material é altamente resistente ao desgaste e quimicamente inerte a todos os alcalinos e ácidos. Também é altamente resistente ao calor. Estas propriedades fazem do carbeto de silício um excelente material abrasivo e cerâmico para ser usado sob condições extremas de operação.
- Densidade: 3,21 g/cm3
- Dureza Vickers: 29 GPa
- Coeficiente de expansão térmica: 5-10-6/K
- Condutividade térmica: 50 a 100 W/m K
- Resistência típica à temperatura: 1500°C no ar, 2400°C em atmosfera inerte
- Calor específico: 750 J/kg K