Le carbure de silicium fritté sous pression atmosphérique est un carbure non métallique composé de silicium et de carbone liés par covalence. Sa dureté n'est surpassée que par celle du diamant et du carbure de bore. Sa formule chimique est SiC. Il se présente sous forme de cristaux incolores, prenant une teinte bleue ou noire lorsqu'il est oxydé ou contient des impuretés. La forme déformée du carbure de silicium à structure diamantée est généralement appelée émeri. La dureté de l'émeri est proche de celle du diamant. Il possède une bonne stabilité thermique et est stable aux solutions aqueuses d'acides hydroxylés et à l'acide sulfurique concentré. Il est en revanche instable aux acides mixtes, à l'acide phosphorique, à l'acide hydrogéné concentré et à l'acide nitrique. Les alcalis qui fondent sous atmosphère inerte le différencient. On distingue le carbure de silicium synthétique et le carbure de silicium naturel. Ce dernier, également appelé carbonite, se trouve principalement dans les kimberlites et les amphibolites volcaniques, mais sa faible quantité le rend peu exploitable.
Le carbure de silicium fritté à pression atmosphérique industrielle est un mélange de SiC3 et de SiC4 et se présente en deux couleurs : noir et vert. Le carbure de silicium pur est incolore ; celui contenant des impuretés est noir, vert, bleu ou jaune. Il présente des joints de grains hexagonaux et cubiques, et sa structure cristalline est composée de plaquettes et de colonnes. Son éclat est vitreux, sa densité est de 3,17 à 3,47 g/cm³, sa dureté Morse de 9,2 et sa résistance à la compression de 30 380 à 33 320 MPa (observée au microscope). Son point de fusion est de 2 050 °C sous pression atmosphérique et de 2 600 °C après refroidissement. Son coefficient d'élasticité est de 466 480 MPa. Sa résistance à la traction est de 171,5 MPa et sa résistance à la compression de 1 029 MPa. Son coefficient de dilatation linéaire est de 5,010 à 6 % (25 °C – 1 000 °C). Sa conductivité thermique est de 59 W/(m·K). Stabilité chimique, l'ébullition dans HCl, H2SO4, HF ne provoque pas d'érosion.
Selon ses différentes applications, le carbure de silicium fritté à pression atmosphérique se divise en plusieurs catégories : abrasif, réfractaire, désoxydant, carbure de silicium électrique, etc. La teneur en SiC du carbure de silicium abrasif ne doit pas être inférieure à 98 %. Le carbure de silicium réfractaire se subdivise en : (1) carbure de silicium noir réfractaire de haute qualité, dont la teneur en SiC est identique à celle du carbure de silicium de rectification ; (2) carbure de silicium noir réfractaire de qualité secondaire, dont la teneur en SiC est supérieure à 90 % ; (3) réfractaires de basse qualité, dont la teneur en SiC est d’au moins 83 %. La teneur en carbure de silicium (SiC) utilisée comme désoxydant doit généralement être supérieure à 90 %. Cependant, pour l’isolation des fours de graphitisation industrielle au carbone, un traitement à base de carbure de silicium contenant plus de 45 % de silicium peut également être utilisé comme désoxydant en sidérurgie. Le carbure de silicium utilisé comme désoxydant se présente sous deux formes : poudre et blocs de moulage. Le désoxydant en poudre à base de carbure de silicium noir a généralement une granulométrie de 4 à 0,5 mm et de 0,5 à 0,1 mm.
Le carbure de silicium utilisé dans les centrales électriques se divise en deux grandes catégories.
(1) Le carbure de silicium vert utilisé pour les éléments chauffants électriques est essentiellement le même que le carbure de silicium vert utilisé pour le meulage.
(2) Le carbure de silicium pour pare-étincelles a des exigences de fonction électrique spéciales, différentes de celles du carbure de silicium noir pour le broyage des réfractaires.
Utilisation du carbure de silicium fritté à pression atmosphérique
Les produits en carbure de silicium fritté sous pression atmosphérique présentent des propriétés exceptionnelles telles que la résistance aux hautes températures, à l'usure, à la chaleur, au feu et aux radiations, ainsi qu'une excellente conductivité électrique et thermique. Ils sont largement utilisés dans divers secteurs de l'économie nationale. En Chine, le carbure de silicium vert est principalement employé comme abrasif. Le carbure de silicium noir sert à la fabrication de meules, souvent utilisées pour la découpe et le meulage de matériaux à faible résistance à la traction, tels que le verre, la céramique, la pierre et les réfractaires, ainsi que pour le meulage de pièces en fonte et de métaux non ferreux. Les meules en carbure de silicium vert sont principalement utilisées pour le meulage du carbure cémenté, des alliages de titane, du verre optique, ainsi que pour le meulage des chemises de cylindre et des outils en acier rapide. Les abrasifs en carbure de silicium cubique sont exclusivement réservés au meulage ultra-précis des paliers miniatures. La résistance à l'usure des roues de turbines peut être considérablement améliorée par l'application de poudre de carbure de silicium par électrodéposition. En utilisant la pression mécanique pour pousser le broyeur cubique SiC200 et la micro-poudre W28 contre la paroi du cylindre du moteur à combustion interne, la durée de vie du cylindre peut être plus que doublée.
Date de publication : 16 juin 2023