Carboneto de Silício Preto: Propriedades e Aplicações
1. Visão geral
O carboneto de silício negro (SiC) é um material cerâmico sintético produzido através do aquecimento de uma mistura de areia de sílica e coque de petróleo num forno de resistência elétrica a altas temperaturas (cerca de 2.200 °C). É mais duro que o óxido de alumínio, mas menos resistente que o diamante ou o carboneto de boro.
2. Principais propriedades do carboneto de silício negro
| Propriedade | Descrição |
|---|---|
| Dureza | 9,0-9,5 na escala de Mohs (junto ao diamante) |
| Ponto de fusão | ~2700°C (decompõe-se, não funde) |
| Condutividade térmica | Elevado (120-200 W/m·K) |
| Resistência química | Resistente a ácidos, álcalis e oxidação |
| Condutividade elétrica | Semicondutor |
| Resistência mecânica | Alta resistência à compressão, quebradiço |
| Densidade | ~3,1 g/cm³ |
| Resistência ao choque térmico | Excelente |
| Cor | Preto/cinza escuro devido a impurezas (ferro, carbono) |
3. Aplicações do Carboneto de Silício Preto
A. Abrasivos e Retificação
Utilizado em mós, lixas e ferramentas de corte.
Eficaz para metais não ferrosos (alumínio, latão), cerâmicas e compósitos.
B. Refratários
A sua elevada estabilidade térmica torna-o adequado para revestimentos de fornalhas, móveis de fornos e cadinhos.
Utilizado no fabrico de aço e vidro.
C. Aplicações Metalúrgicas
Atua como desoxidante na produção de aço.
Utilizado na refinação de ferro e aço para melhorar a qualidade.
D. Componentes resistentes ao desgaste
Utilizado em bicos, vedantes e meios de jateamento para jateamento de areia.
Aplicado em componentes de bombas sujeitos a erosão.
E. Eletrónica e Semicondutores
Utilizado em dispositivos eletrónicos de alta potência e alta temperatura (díodos, LEDs).
Material de substrato para determinadas aplicações de semicondutores.
F. Automóvel e Aeroespacial
Discos de travão e pastilhas de cerâmica (devido à resistência ao calor).
Componentes estruturais leves na indústria aeroespacial.
G. Cerâmicas e Compósitos
Agente de reforço em compósitos de matriz cerâmica (CMCs).
Utilizado em materiais de blindagem à prova de bala.
H. Polimento e lapidação
Os pós finos de SiC são utilizados para polir vidro, pedra e componentes óticos.
4. Comparação com o Carboneto de Silício Verde
SiC preto : mais barato, ligeiramente menos puro (~97-98% SiC), utilizado para fins abrasivos e refractários em geral.
SiC verde : maior pureza (>99%), utilizado para a retificação de precisão de materiais duros, como o carboneto de tungsténio.
5. Vantagens e Limitações
✔ Vantagens:
Extrema dureza e resistência ao desgaste.
Excelente estabilidade térmica e química.
Custo-benefício comparado com o diamante ou o carboneto de boro.