O carboneto de silício sinterizado por reação é um importante material para altas temperaturas, com alta resistência, alta dureza, alta resistência ao desgaste, alta resistência à corrosão e alta resistência à oxidação, entre outras excelentes propriedades, sendo amplamente utilizado em máquinas, indústria aeroespacial, indústria química, energia e outros campos.
1. Preparação da matéria-prima
A preparação das matérias-primas para a sinterização reativa de carbeto de silício consiste principalmente em pó de carbono e silício. O carbono pode ser obtido de diversas substâncias que o contenham, como coque de carvão, grafite, carvão vegetal, etc. Já o pó de silício geralmente é selecionado com tamanho de partícula entre 1 e 5 μm, sendo de alta pureza. Inicialmente, o pó de carbono e o pó de silício são misturados em uma determinada proporção, adicionando-se uma quantidade adequada de aglutinante e agente de fluxo, e homogeneizando-se a mistura. Em seguida, a mistura é colocada em um moinho de bolas para moagem, visando uma homogeneização ainda maior e a redução do tamanho das partículas para menos de 1 μm.
2. Processo de moldagem
O processo de moldagem é uma das etapas principais na fabricação de carboneto de silício. Os processos de moldagem mais comuns são a moldagem por prensagem, a moldagem por injeção e a moldagem estática. A moldagem por prensagem consiste em colocar a mistura no molde e moldá-la por meio de pressão mecânica. A moldagem por injeção refere-se à mistura da substância com água ou solvente orgânico, injetando-a no molde através de uma seringa sob condições de vácuo, e formando o produto final após repouso. A moldagem por pressão estática consiste em colocar a mistura no molde sob vácuo ou atmosfera controlada, geralmente a uma pressão de 20-30 MPa.
3. Processo de sinterização
A sinterização é uma etapa fundamental no processo de fabricação do carbeto de silício sinterizado por reação. A temperatura, o tempo e a atmosfera de sinterização, entre outros fatores, afetam o desempenho do carbeto de silício sinterizado por reação. Geralmente, a temperatura de sinterização do carbeto de silício sinterizado por reação varia entre 2000 e 2400 °C, o tempo de sinterização é geralmente de 1 a 3 horas e a atmosfera de sinterização é normalmente inerte, como argônio, nitrogênio, etc. Durante a sinterização, a mistura sofre uma reação química para formar cristais de carbeto de silício. Ao mesmo tempo, o carbono também reage com os gases da atmosfera para produzir gases como CO e CO₂, que afetam a densidade e as propriedades do carbeto de silício. Portanto, manter uma atmosfera e um tempo de sinterização adequados é crucial para a fabricação do carbeto de silício sinterizado por reação.
4. Processo de pós-tratamento
O carbeto de silício sinterizado por reação requer um processo de pós-tratamento após a fabricação. Os processos de pós-tratamento mais comuns são usinagem, retificação, polimento, oxidação, entre outros. Esses processos visam melhorar a precisão e a qualidade da superfície do carbeto de silício sinterizado por reação. Dentre eles, a retificação e o polimento são métodos comuns que melhoram o acabamento e a planicidade da superfície do carbeto de silício. O processo de oxidação forma uma camada de óxido que aumenta a resistência à oxidação e a estabilidade química do carbeto de silício sinterizado por reação.
Em resumo, a fabricação de carbeto de silício por sinterização reativa é um processo complexo, que exige o domínio de diversas tecnologias e processos, incluindo preparação da matéria-prima, processo de moldagem, processo de sinterização e processo de pós-tratamento. Somente dominando integralmente essas tecnologias e processos é possível produzir materiais de carbeto de silício sinterizados por reação de alta qualidade para atender às necessidades de diversos campos de aplicação.
Data da publicação: 06/07/2023