Il carburo di silicio, noto anche come carborundum, è un composto di silicio-carbonio. Questo composto chimico è un costituente del minerale moissanite. La forma naturale del carburo di silicio prende il nome dal dottor Ferdinand Henri Moissan, un farmacista francese. La moissanite si trova tipicamente in piccole quantità in meteoriti, kimberlite e corindone. Questo è il modo in cui viene prodotto il carburo di silicio più commerciale. Sebbene il carburo di silicio presente in natura sia difficile da trovare sulla Terra, è abbondante nello spazio.

Variazioni del Carburo di Silicio

I prodotti in carburo di silicio sono fabbricati in quattro forme per l'uso in applicazioni di ingegneria commerciale. Questi includono

Carburo di silicio sinterizzato (SSiC)

Carburo di silicio legato a reazione (RBSiC o SiSiC)

Carburo di silicio legato con nitruro (NSiC)

Carburo di silicio ricristallizzato (RSiC)

Altre varianti del legame includono il carburo di silicio legato con SIALON. Esiste anche il carburo di silicio CVD (CVD-SiC), che è una forma estremamente pura del composto prodotto dalla deposizione chimica da vapore.

Per sinterizzare il Carburo di Silicio, è necessario aggiungere coadiuvanti di sinterizzazione che aiutano a formare una fase liquida alla temperatura di sinterizzazione, permettendo ai grani di Carburo di Silicio di legarsi tra loro.

Principali proprietà del carburo di silicio

Elevata conducibilità termica e basso coefficiente di dilatazione termica. Questa combinazione di proprietà fornisce un'eccezionale resistenza agli shock termici, rendendo le ceramiche al carburo di silicio utili in una vasta gamma di settori. È anche un semiconduttore e le sue proprietà elettriche lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni. È anche noto per la sua estrema durezza e resistenza alla corrosione.

Applicazioni del Carburo di Silicio

Il carburo di silicio può essere utilizzato in una vasta gamma di settori.

La sua durezza fisica lo rende adatto a processi di lavorazione abrasivi come molatura, levigatura, sabbiatura e taglio a getto d'acqua.

La capacità del carburo di silicio di resistere a temperature estremamente elevate senza incrinarsi o deformarsi viene utilizzata nella produzione di dischi freno in ceramica per auto sportive. Viene anche utilizzato come materiale di armatura nei giubbotti antiproiettile e come materiale per anelli di tenuta per guarnizioni dell'albero della pompa, dove spesso funziona ad alta velocità a contatto con una guarnizione in carburo di silicio. L'elevata conduttività termica del carburo di silicio, che è in grado di dissipare il calore di attrito generato da un'interfaccia di sfregamento, è un vantaggio significativo in queste applicazioni.

A causa dell'elevata durezza superficiale del materiale, viene utilizzato in molte applicazioni ingegneristiche dove sono richiesti elevati livelli di resistenza all'usura da scorrimento, erosiva e corrosiva. In genere, questo si applica ai componenti utilizzati nelle pompe o nelle valvole nelle applicazioni petrolifere, dove i componenti metallici convenzionali mostrerebbero tassi di usura eccessivi che porterebbero a guasti rapidi.

Le eccezionali proprietà elettriche del composto come semiconduttore lo rendono ideale per la produzione di diodi emettitori di luce ultraveloci e ad alta tensione, MOSFET e tiristori per la commutazione ad alta potenza.

Il suo basso coefficiente di dilatazione termica, durezza, rigidità e conduttività termica lo rendono ideale per gli specchi dei telescopi astronomici. La pirometria a filamento sottile è una tecnica ottica che utilizza filamenti di carburo di silicio per misurare la temperatura dei gas.

Viene utilizzato anche in elementi riscaldanti che devono resistere a temperature estremamente elevate. Viene anche utilizzato per fornire supporto strutturale nei reattori nucleari raffreddati a gas ad alta temperatura.