El polvo de β-SiC (carburo de silicio cúbico 3C-SiC) posee una actividad de sinterización muy superior a la del α-SiC (carburo de silicio hexagonal verde/negro). Permite la densificación mediante sinterización a baja temperatura sin presión, prensado en caliente y prensado isostático en caliente. Su cristal cúbico proporciona propiedades termomecánicas isotrópicas con granos finos y uniformes. Tras la sinterización con polvo de alta pureza, puede utilizarse para fabricar cerámicas estructurales para equipos semiconductores, piezas estructurales resistentes al desgaste y a la corrosión, mobiliario para hornos de alta temperatura y fases de refuerzo para compuestos de matriz cerámica.
Ventajas de los materiales principales para cerámicas sinterizadas
- Alta actividad de sinterización : En comparación con el α-SiC, el β-SiC se sinteriza a menor temperatura y alcanza fácilmente una alta densidad. Es adecuado para la sinterización sin presión, lo que permite producir componentes de gran tamaño y formas complejas, reduciendo la dificultad de la sinterización y los costos de producción.
- Rendimiento isotrópico : El cristal cúbico no muestra diferencias direccionales en sus propiedades térmicas y mecánicas, lo que garantiza una buena consistencia dimensional y una baja deformación después del mecanizado de precisión.
- Grano fino y alta resistencia : Los cuerpos sinterizados presentan granos finos, alta resistencia a la flexión y excelente resistencia al choque térmico, resistiendo el agrietamiento bajo ciclos rápidos de calentamiento y enfriamiento.
- Resistencia al desgaste y a la corrosión, y alta conductividad térmica : Resistente a la corrosión por ácidos y álcalis fuertes y a la oxidación a altas temperaturas; alta conductividad térmica y bajo coeficiente de expansión térmica. El grado de alta pureza contiene impurezas metálicas ultrabajas para cumplir con los requisitos de limpieza de semiconductores.
- Modificación por dopaje disponible : Se puede lograr un rendimiento conductor o semiconductor mediante el dopaje por sinterización para satisfacer las condiciones de funcionamiento eléctrico.
Principales escenarios de aplicación
1. Componentes cerámicos sinterizados para equipos de semiconductores (polvo de β-SiC de alta pureza)
Sinterizados a partir de polvo de β-SiC de alta pureza (diferente de las piezas monolíticas CVD), para la sustitución nacional de procesos de nodo maduro: – Cámara de grabado por plasma: anillo de borde, anillo de enfoque, revestimiento de la cámara, base de soporte aislante – Equipo de tratamiento térmico/epitaxia: susceptor de oblea, barquilla de oblea, paleta en voladizo, tubo del horno, deflector de escudo térmico – Equipo de lapeado e inspección: plato de vacío cerámico, oblea ficticia, componentes de plataforma de movimiento de precisión
Nota: El β-SiC sinterizado es inferior al β-SiC monolítico CVD en pureza y densidad, pero presenta importantes ventajas en cuanto a costes para aplicaciones de tecnología avanzada.
2. Cerámica estructural industrial resistente al desgaste y a la corrosión
– Anillos de sellado mecánico, cojinetes cerámicos, revestimientos resistentes al desgaste para bombas y válvulas, boquillas de chorro de arena, boquillas de quemadores – Piezas resistentes a la corrosión y al desgaste para las industrias química y de metales no ferrosos contra la erosión de medios fuertes
3. Componentes térmicos del horno de alta temperatura
Barras de rodillos, vigas, placas de soporte, soportes, crisoles, tubos de protección para termopares, tubos de calefacción radiante. Se utilizan en hornos de rodillos y hornos de tratamiento térmico, con buena resistencia al choque térmico para ciclos frecuentes de subida y bajada de temperatura, y mayor vida útil que los componentes tradicionales de hornos de α-SiC.
4. Fases de refuerzo para compuestos de matriz cerámica (CMC)
El polvo/fibra de β-SiC sirve como relleno de refuerzo para cerámicas compuestas de SiC/SiC, aplicadas en componentes termoestructurales de alta temperatura y piezas protectoras resistentes al choque térmico para la industria aeroespacial, con el fin de mejorar la tenacidad y la resistencia al choque térmico.
5. Componentes de protección militar y componentes especiales para altas temperaturas.
Placas de blindaje cerámico antibalas, componentes ligeros resistentes a impactos; piezas estructurales de alta temperatura resistentes a la radiación para la industria nuclear, resistentes a la corrosión por altas temperaturas y a los daños por radiación.
Parámetros técnicos clave de la cerámica β-SiC sinterizada
| Artículo | Cerámica β-SiC sinterizada |
|---|---|
| Fase cristalina | β-SiC (fase cúbica 3C-SiC) |
| Pureza | ≥99,99% (grado semiconductor) |
| Densidad | 3,18‑3,20 g/cm³ |
| Conductividad térmica | 220-280 W/(m·K) |
| Resistencia a la flexión | 420-520 MPa |
| resistividad volumétrica | 0,01‑10 Ω·cm (ajustable mediante dopaje) |
| Temperatura máxima de servicio | 1400 ℃ al vacío; 1700 ℃ en aire |
