cerámica de carburo de silicio (SiC)Se han convertido en el material fundamental en el campo de las cerámicas estructurales de alta temperatura debido a su bajo coeficiente de dilatación térmica, alta conductividad térmica, elevada dureza y excelente estabilidad térmica y química. Se utilizan ampliamente en sectores clave como el aeroespacial, la energía nuclear, el militar y los semiconductores.
Sin embargo, los enlaces covalentes extremadamente fuertes y el bajo coeficiente de difusión del SiC dificultan su densificación. Por ello, la industria ha desarrollado diversas tecnologías de sinterización, y las cerámicas de SiC preparadas mediante diferentes tecnologías presentan diferencias significativas en microestructura, propiedades y aplicaciones. A continuación, se presenta un análisis de las características principales de cinco cerámicas de carburo de silicio de uso común.
1. Cerámica de SiC sinterizada sin presión (S-SiC)
Ventajas principales: Adecuado para múltiples procesos de moldeo, bajo costo, sin limitaciones de forma ni tamaño, es el método de sinterización más sencillo para la producción en masa. Mediante la adición de boro y carbono a β-SiC con trazas de oxígeno y su sinterización en atmósfera inerte a unos 2000 °C, se obtiene un cuerpo sinterizado con una densidad teórica del 98 %. Existen dos procesos: en fase sólida y en fase líquida. El primero presenta mayor densidad y pureza, así como alta conductividad térmica y resistencia a altas temperaturas.
Aplicaciones típicas: Producción en masa de anillos de sellado y cojinetes de deslizamiento resistentes al desgaste y a la corrosión. Gracias a su elevada dureza, baja densidad y buen comportamiento balístico, se utiliza ampliamente como blindaje antibalas para vehículos y embarcaciones, así como para la protección de cajas fuertes civiles y vehículos de transporte de valores. Su resistencia a impactos múltiples es superior a la de la cerámica de SiC convencional, y el punto de fractura de un blindaje protector cilíndrico ligero puede superar las 65 toneladas.
2. Cerámica de SiC sinterizada por reacción (RB SiC)
Ventajas principales: Excelente rendimiento mecánico, alta resistencia, resistencia a la corrosión y a la oxidación; baja temperatura y coste de sinterización, con capacidad para formar piezas casi de tamaño final. El proceso consiste en mezclar una fuente de carbono con polvo de SiC para producir un lingote. A altas temperaturas, el silicio fundido se infiltra en el lingote y reacciona con el carbono para formar β-SiC, que se combina con el α-SiC original y rellena los poros. La variación dimensional durante la sinterización es mínima, lo que lo hace idóneo para la producción industrial de piezas de formas complejas.
Aplicaciones típicas: Equipos para hornos de alta temperatura, tubos radiantes, intercambiadores de calor, boquillas de desulfuración; Debido a su bajo coeficiente de expansión térmica, alto módulo elástico y características de conformado casi neto, se ha convertido en un material ideal para reflectores espaciales; También puede reemplazar al vidrio de cuarzo como soporte para tubos electrónicos y equipos de fabricación de chips semiconductores.
3. Cerámica de SiC sinterizada prensada en caliente (HP SiC)
Ventaja principal: La sinterización síncrona a alta temperatura y presión produce un polvo en estado termoplástico, lo que favorece la transferencia de masa. Esto permite obtener productos con grano fino, alta densidad y buenas propiedades mecánicas a temperaturas más bajas y en menor tiempo, logrando una densidad completa y un estado de sinterización casi puro.
Aplicación típica: Originalmente utilizado como chalecos antibalas para los miembros de la tripulación de helicópteros estadounidenses durante la guerra de Vietnam, el mercado de blindaje fue reemplazado por carburo de boro prensado en caliente; En la actualidad, se utiliza principalmente en escenarios de alto valor añadido, como campos con requisitos extremadamente altos de control de composición, pureza y densificación, así como en campos de la industria nuclear y de resistencia al desgaste.
4. Cerámica de SiC recristalizada (R-SiC)
Ventaja principal: No requiere aditivos de sinterización; es un método común para la fabricación de dispositivos de SiC de gran tamaño y ultra alta pureza. El proceso consiste en mezclar polvos de SiC gruesos y finos en proporciones adecuadas, darles forma y sinterizarlos en atmósfera inerte a 2200-2450 °C. Las partículas finas se evaporan y condensan en el contacto entre las partículas gruesas para formar una cerámica con una dureza solo superada por el diamante. El SiC conserva una alta resistencia a altas temperaturas, a la corrosión, a la oxidación y al choque térmico.
Aplicaciones típicas: Mobiliario para hornos de alta temperatura, intercambiadores de calor, toberas de combustión; En los campos aeroespacial y militar, se utiliza para fabricar componentes estructurales de naves espaciales como motores, aletas de cola y fuselaje, lo que puede mejorar el rendimiento y la vida útil del equipo.
5. Cerámica de SiC infiltrada con silicio (SiSiC)
Ventajas principales: Ideal para la producción industrial, con un tiempo de sinterización corto, baja temperatura, alta densidad y sin deformaciones. Está compuesto por una matriz de SiC y una fase de Si infiltrada. Se divide en dos procesos: infiltración líquida e infiltración gaseosa. Esta última tiene un coste mayor, pero ofrece mejor densidad y uniformidad del silicio libre.
Aplicaciones típicas: su baja porosidad, buena hermeticidad y baja resistencia favorecen la eliminación de la electricidad estática, lo que lo hace adecuado para la producción de piezas grandes, complejas o huecas, y ampliamente utilizado en equipos de procesamiento de semiconductores; debido a su alto módulo elástico, ligereza, alta resistencia y excelente hermeticidad, es el material de alto rendimiento preferido en el campo aeroespacial, ya que puede soportar cargas en entornos espaciales y garantizar la precisión y seguridad de los equipos.
Fecha de publicación: 2 de septiembre de 2025