Grâce à ses excellentes propriétés physiques, le carbure de silicium fritté par réaction est largement utilisé comme matière première chimique majeure. Ses applications sont multiples : la production d'abrasifs ; la production de composants de chauffage par résistance (tiges en silicium-molybdène, tubes en silicium-carbone, etc.) ; la fabrication de produits réfractaires. En tant que matériau réfractaire spécial, il est utilisé dans la fusion du fer et de l'acier, notamment dans les hauts fourneaux, les cubilots et autres procédés d'emboutissage, pour la protection contre la corrosion et la détérioration des produits ignifuges. Dans les fonderies de métaux rares (zinc, aluminium, cuivre), il est utilisé pour la charge des fours de fusion, les tubes de transport du métal en fusion, les filtres, les cuves de serrage, etc. ; et dans l'industrie spatiale, notamment pour les tuyères de moteurs d'emboutissage et les aubes de turbines à gaz naturel à haute température continue. Dans l'industrie des silicates, il est utilisé pour divers types de fours industriels, de charges de fours à résistance de type caisson et de fours à suie. Dans l'industrie chimique, il est utilisé pour la production de gaz, les carburateurs de pétrole brut, les fours de désulfuration des gaz de combustion, etc.
En raison de sa résistance relativement élevée, l'α-SiC est utilisé pour la fabrication de produits. Il est très difficile de le broyer en poudre ultrafine nanométrique. Les particules, sous forme de plaques ou de fibres, sont compactes. Même chauffées à une température proche de celle de décomposition, elles ne produisent pas de pliage visible, ne sont pas frittables, présentent une faible densification et une faible résistance à l'oxydation. Par conséquent, lors de la production industrielle, une petite quantité de poudre ultrafine sphérique de β-SiC est ajoutée à l'α-SiC et des additifs sont sélectionnés pour obtenir des produits à haute densité. Pour la liaison des produits, les additifs peuvent être classés selon leur type : oxydes métalliques, composés azotés, graphite de haute pureté (argile, oxyde d'aluminium, zircon, corindon de zirconium, poudre de chaux, verre feuilleté, nitrure de silicium, oxynitrure de silicium, graphite de haute pureté, etc.). La solution aqueuse de l'adhésif de formage peut être composée d'une ou plusieurs substances parmi l'hydroxyméthylcellulose, l'émulsion acrylique, la lignocellulose, l'amidon de tapioca, la solution colloïdale d'oxyde d'aluminium, la solution colloïdale de dioxyde de silicium, etc. Selon le type d'additifs et la différence de quantité ajoutée, la température de cuisson du compact est différente et la plage de température est de 1400 à 2300 °C. Par exemple, 70 % d'α-SiC avec une granulométrie supérieure à 44 µm, 20 % de β-SiC avec une granulométrie inférieure à 10 µm, 10 % d'argile, plus 4,5 % de solution lignocellulosique 8 %, le tout mélangé uniformément, formé sous une pression de travail de 50 MPa, cuit à l'air libre à 1400 °C pendant 4 h. La masse volumique apparente du produit est de 2,53 g/cm3, la porosité apparente est de 12,3 % et la résistance à la traction est de 30 à 33 MPa. Les propriétés de frittage de plusieurs types de produits avec différents additifs sont répertoriées dans le tableau 2.
En général, les réfractaires en carbure de silicium fritté présentent d'excellentes propriétés à tous égards, notamment une forte résistance à la compression, aux chocs thermiques, à l'usure, une bonne conductivité thermique et une résistance à la corrosion par solvant sur une large plage de températures. Cependant, leur faible effet antioxydant est un inconvénient, ce qui entraîne une dilatation et une déformation à haute température, réduisant ainsi leur durée de vie. Afin de garantir la résistance à l'oxydation des réfractaires en carbure de silicium fritté, un important travail de sélection a été effectué sur la couche de liaison. L'application d'argile (contenant des oxydes métalliques) en fusion n'a pas permis d'obtenir d'effet tampon, et les particules de carbure de silicium restent sujettes à l'oxydation et à la corrosion à l'air.
Date de publication : 21 juin 2023