Devido às suas boas propriedades físicas, o carbeto de silício sinterizado por reação tem sido amplamente utilizado como uma importante matéria-prima química. Seu escopo de aplicação abrange três aspectos: para a produção de abrasivos; para a produção de componentes de aquecimento por resistência — barras de silício-molibdênio, tubos de silício-carbono, etc.; para a fabricação de produtos refratários. Como um material refratário especial, é utilizado na siderurgia, em processos de estampagem de ferro em altos-fornos, cubilôs e outros, além de ser um excelente material resistente à corrosão e a danos, sendo um material à prova de fogo; em fundições de metais raros (zinco, alumínio, cobre), é utilizado como carga de forno de fusão, tubos transportadores de metal fundido, dispositivos de filtragem, recipientes de fixação, etc.; e na tecnologia aeroespacial, como bocal de motor de estampagem, pás de turbina a gás natural de alta temperatura contínua; na indústria de silicatos, é utilizado em diversos tipos de fornos industriais, cargas de fornos de resistência tipo caixa e calhas; na indústria química, é utilizado na geração de gás, em carburadores de petróleo bruto, fornos de dessulfurização de gases de combustão, entre outros.
A utilização pura de α-SiC na fabricação de produtos, devido à sua resistência relativamente alta, dificulta a moagem em pó ultrafino em nanoescala. As partículas, quando moídas em forma de placas ou fibras, não apresentam dobramento significativo mesmo após aquecimento próximo à sua temperatura de decomposição, o que impede a sinterização. Consequentemente, o nível de densificação dos produtos é baixo e a resistência à oxidação é deficiente. Portanto, na produção industrial, adiciona-se uma pequena quantidade de pó ultrafino esférico de β-SiC ao α-SiC, selecionando-se outros aditivos para obter produtos de alta densidade. Como aditivos para ligação de produtos, podem ser classificados, de acordo com o tipo, em óxidos metálicos, compostos nitrogenados, grafite de alta pureza (como argila), óxido de alumínio, zircão, coríndon de zircônio, cal em pó, vidro laminado, nitreto de silício, oxinitreto de silício, grafite de alta pureza, entre outros. A solução aquosa do adesivo formador pode ser composta por um ou mais dos seguintes componentes: hidroximetilcelulose, emulsão acrílica, lignocelulose, amido de tapioca, solução coloidal de óxido de alumínio, solução coloidal de dióxido de silício, etc. A temperatura de queima do compacto varia de acordo com o tipo e a quantidade de aditivos, situando-se entre 1400 e 2300 °C. Por exemplo, uma mistura homogênea contendo 70% de α-SiC com granulometria superior a 44 μm, 20% de β-SiC com granulometria inferior a 10 μm, 10% de argila e 8% de solução lignocelulósica (4,5%), moldada sob pressão de 50 MPa e queimada ao ar a 1400 °C por 4 horas, resulta em uma densidade aparente de 2,53 g/cm³, porosidade aparente de 12,3% e resistência à tração de 30-33 MPa. As propriedades de sinterização de diversos tipos de produtos com diferentes aditivos estão listadas na Tabela 2.
De modo geral, os refratários de carbeto de silício sinterizados por reação apresentam propriedades de alta qualidade em todos os aspectos, como alta resistência à compressão, alta resistência ao choque térmico, boa resistência ao desgaste, alta condutividade térmica e resistência à corrosão por solventes em uma ampla faixa de temperatura. No entanto, deve-se observar que sua desvantagem reside no baixo efeito antioxidante, o que causa expansão volumétrica e deformação em ambientes de alta temperatura, reduzindo a vida útil. Para garantir a resistência à oxidação dos refratários de carbeto de silício sinterizados por reação, muitos estudos têm sido realizados na seleção da camada de ligação. A aplicação de fusão com argila (contendo óxidos metálicos) não proporcionou um efeito de amortecimento, e as partículas de carbeto de silício ainda estão sujeitas à oxidação e corrosão pelo ar.
Data da publicação: 21/06/2023