La domanda industriale guida una più ampia adozione di parti in ceramica di carburo di silicio in applicazioni ad alte prestazioni

XI'AN, Cina — Con la crescente richiesta di materiali in grado di funzionare in condizioni ad alta temperatura, corrosive e meccanicamente impegnative,Componenti ceramici in carburo di silicio sinterizzato senza pressione (SSiC).stanno vedendo un’adozione più ampia in più settori industriali.

Secondo le osservazioni del settore, i materiali SSiC vengono applicati nella lavorazione dei semiconduttori, nei sistemi chimici e nelle apparecchiature termiche dove la stabilità delle prestazioni è fondamentale.

Nella produzione di semiconduttori, i componenti in carburo di silicio come supporti wafer, tubi di processo ed elementi riscaldanti vengono utilizzati in ambienti che superano i 1200°C.

Le caratteristiche del materiale, tra cui un basso coefficiente di espansione termica (~4,0 *10⁻⁶ /K) e un'elevata conduttività termica (~116 W/m·K), supportano la stabilità dimensionale durante i cicli termici.

Allo stesso modo, nelle applicazioni di forni e trattamenti termici, i componenti SSiC vengono utilizzati come arredi, piastre di sostegno e supporti strutturali. Con una temperatura di servizio massima fino a 1650°C in aria e una resistenza allo shock termico superiore a ΔT 350°C, il materiale è adatto per condizioni ripetute di riscaldamento e raffreddamento.

Nei sistemi di trattamento chimico, i componenti in carburo di silicio vengono comunemente utilizzati per anelli di tenuta, parti di pompe e rivestimenti resistenti alla corrosione.

I dati dei test in condizioni controllate (125–300 ore di immersione con agitazione) indicano:

• Tasso di corrosione di circa 1,8 mg/cm²·anno in H₂SO₄ al 98% a 100°C
• Tasso di corrosione di circa 2,5 mg/cm²·anno in NaOH al 50% a 100°C

Questi valori sono generalmente considerati all'interno dell'intervallo adatto per un uso industriale a lungo termine, a seconda della progettazione del sistema e delle condizioni operative.

Oltre agli ambienti termici e chimici, le ceramiche al carburo di silicio vengono utilizzate anche in applicazioni critiche per l'usura come boccole, superfici di tenuta e componenti strutturali.

Le proprietà tipiche includono una durezza di circa 93 HRA e un modulo di elasticità di circa 410 GPa, che supportano la resistenza alla deformazione e all'usura sotto carico meccanico.

I componenti SSiC sono prodotti attraverso processi di sinterizzazione senza pressione che superano i 2100°C, seguiti da lavorazioni meccaniche di precisione.

Le capacità produttive segnalate includono:

• Tolleranza dimensionale fino a ±0,02 mm
• Rugosità superficiale fino a Ra ≤ 0,8 μm
• Capacità di produrre geometrie complesse

Tali parametri sono rilevanti per le applicazioni che richiedono tolleranze strette e prestazioni di assemblaggio costanti.

Poiché i sistemi industriali continuano a richiedere una maggiore affidabilità in condizioni operative estreme, si prevede che materiali come SSiC svolgeranno un ruolo crescente nella progettazione delle apparecchiature.

Le applicazioni che coinvolgono temperature elevate, fluidi corrosivi e usura meccanica rimarranno probabilmente i fattori chiave per l'adozione di componenti ceramici in carburo di silicio.