Le carbure de silicium et le nitrure de silicium ont une faible mouillabilité avec les métaux en fusion. En revanche, ils sont susceptibles d'être infiltrés par le magnésium, le nickel, les alliages de chrome et l'acier inoxydable. Ils ne mouillent pas les autres métaux, ce qui leur confère une excellente résistance à la corrosion et explique leur utilisation répandue dans l'industrie de l'électrolyse de l'aluminium.
Dans cet article, la résistance à la corrosion du carbure de silicium recristallisé R-SiC et du carbure de silicium lié au nitrure de silicium Si3N4-SiC dans des alliages Al-Si fondus à circulation chaude a été étudiée à partir de plusieurs latitudes.
D’après les données expérimentales de 9 cycles thermiques de 1080 h dans un alliage aluminium-silicium fondu de 495 °C ~ 620 °C, les résultats d’analyse suivants ont été obtenus.
Les échantillons R-SiC et Si3N4-SiC ont subi une augmentation de leur teneur en carbone au cours du temps de corrosion, tandis que la vitesse de corrosion a diminué. Cette dernière suivait une relation logarithmique avec l'atténuation (figure 1).
L'analyse du spectre d'énergie montre que les échantillons R-SiC et Si3N4-SiC ne contiennent pas d'alliage aluminium-silicium ; le pic observé sur le diffractogramme de rayons X correspond à l'alliage aluminium-silicium résiduel en surface. (Figures 2 à 5)
L’analyse par MEB révèle qu’avec l’augmentation du temps de corrosion, la structure globale des échantillons R-SiC et Si3N4-SiC se relâche, sans toutefois présenter de dommages apparents (figures 6 et 7).
La tension superficielle σs/l>σs/g de l'interface entre le liquide d'aluminium et la céramique, l'angle de mouillage θ entre les interfaces est >90° et l'interface entre le liquide d'aluminium et le matériau céramique en feuille n'est pas mouillée.
Par conséquent, les matériaux R-SiC et Si3N4-SiC présentent une excellente résistance à la corrosion par le bain d'aluminium-silicium et sont très similaires. Cependant, le coût du Si3N4-SiC est relativement faible et son utilisation est couronnée de succès depuis de nombreuses années.
Date de publication : 17 décembre 2018