Carbure de silicium noir : propriétés et applications
1. Aperçu
Le carbure de silicium noir (SiC) est un matériau céramique synthétique obtenu en chauffant un mélange de sable de silice et de coke de pétrole dans un four à résistance électrique à haute température (environ 2 200 °C). Il est plus dur que l’oxyde d’aluminium, mais moins résistant que le diamant ou le carbure de bore.
2. Principales propriétés du carbure de silicium noir
| Propriété | Description |
|---|---|
| Dureté | 9,0-9,5 sur l’échelle de Mohs (proche du diamant) |
| Point de fusion | ~2700°C (se décompose, ne fond pas) |
| Conductivité thermique | Élevé (120-200 W/m·K) |
| Résistance chimique | Résistant aux acides, aux alcalis et à l’oxydation |
| Conductivité électrique | Semi-conducteur |
| Résistance mécanique | Haute résistance à la compression, cassant |
| Densité | ~3,1 g/cm³ |
| Résistance aux chocs thermiques | Excellent |
| Couleur | Noir/gris foncé dû aux impuretés (fer, carbone) |
3. Applications du carbure de silicium noir
A. Abrasifs et meulage
Utilisé dans les meules, les papiers de verre et les outils de coupe.
Efficace pour les métaux non ferreux (aluminium, laiton), les céramiques et les composites.
B. Réfractaires
Sa stabilité thermique élevée le rend adapté aux revêtements de fours, aux meubles de fours et aux creusets.
Utilisé dans la fabrication de l’acier et du verre.
C. Applications métallurgiques
Agit comme désoxydant dans la production d’acier.
Utilisé dans le raffinage du fer et de l’acier pour améliorer la qualité.
D. Composants résistants à l’usure
Utilisé dans les buses, les joints et les supports de sablage pour le sablage.
Appliqué dans les composants de pompes soumis à l’érosion.
E. Électronique et semi-conducteurs
Utilisé dans les appareils électroniques à haute puissance et haute température (diodes, LED).
Matériau de substrat pour certaines applications de semi-conducteurs.
F. Automobile et aérospatiale
Disques de frein et plaquettes de frein en céramique (en raison de la résistance à la chaleur).
Composants structurels légers dans l’aérospatiale.
G. Céramiques et composites
Agent de renforcement dans les composites à matrice céramique (CMC).
Utilisé dans les matériaux de blindage pare-balles.
H. Polissage et rodage
Les poudres fines de SiC sont utilisées pour polir le verre, la pierre et les composants optiques.
4. Comparaison avec le carbure de silicium vert
SiC noir : moins cher, légèrement moins pur (~97-98 % SiC), utilisé à des fins abrasives et réfractaires générales.
SiC vert : Pureté supérieure (> 99 %), utilisé pour le meulage de précision de matériaux durs comme le carbure de tungstène.
5. Avantages et limites
✔ Avantages :
Dureté extrême et résistance à l’usure.
Excellente stabilité thermique et chimique.
Économique par rapport au diamant ou au carbure de bore.