Carburo di silicioè un cristallo incolore, comunemente noto come corindone. Viene prodotto industrialmente dalla reazione della sabbia di quarzo e del coke in eccesso ad una temperatura elevata di 2000-2500 ℃. Ha una struttura simile al diamante e una durezza vicina al diamante. È un abrasivo industriale ampiamente utilizzato. Se vengono aggiunti alcuni elementi impuri, diventerà anche un semiconduttore, che può essere utilizzato come semiconduttore ad alta temperatura per elementi riscaldanti elettrici. Ha una buona stabilità termica e chimica, un'elevata resistenza meccanica e un basso coefficiente di dilatazione termica ed è anche ampiamente utilizzato nei materiali ceramici strutturali ad alta temperatura. Le fibre ceramiche di carburo di silicio con buone proprietà meccaniche possono essere ottenute mediante pirolisi ad alta temperatura di gruppi organici contenenti silano.
Il nitruro di silicio è un nuovo tipo di materiale ceramico. È un solido biancastro. Come il carburo di silicio, ha un'elevata stabilità termica e chimica. Il coefficiente di attrito è solo 0,1-0,2, che equivale a una superficie metallica lubrificata con olio. La sua durezza è seconda solo al diamante e al nitruro di boro cubico. La sua più vasta area di applicazione è anche come materiale ceramico strutturale ad alta temperatura. Una piccola quantità di ossido di alluminio viene aggiunta al nitruro di silicio per realizzare un nuovo tipo di ceramica, il cui nome commerciale è sialon. La ceramica Seron è stata ampiamente utilizzata nelle pale delle turbine a gas, negli alloggiamenti delle macchine, nelle parti del motore, negli ugelli della coda dei razzi, nei cuscinetti e negli utensili da taglio.
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Il carburo di silicio, comunemente noto come corindone, viene generalmente prodotto mescolando silice e coke e quindi facendo reagire con l'elettricità. Il carburo di silicio è composto da SiC e appare verde, nero e giallo a causa delle impurità. Nell'industria, è diviso in due categorie in base al colore: carburo di silicio verde e carburo di silicio nero, e il loro contenuto di SiC è rispettivamente ≥99% e 98,5%. Il carburo di silicio è un composto di legame covalente con forte legame interatomico, alto punto di fusione, elevata durezza, elevata resistenza e bassa espansione, elevata conduttività termica, elevata conduttività elettrica e forte stabilità chimica. Pertanto, è una buona materia prima refrattaria. Tuttavia, in un'atmosfera ossidante, il carburo di silicio si ossida facilmente e l'ossidazione può essere rallentata solo quando si forma una pellicola protettiva di SiO2.
La formula molecolare del nitruro di silicio è Si3N4 e esistono due tipi di forme cristalline: tipo α e tipo β, entrambi sistemi cristallini esagonali. Il nitruro di silicio è grigio, con un contenuto di Si3N4 del 98,5% e di silicio libero dell'1,5%. Il suo punto di fusione è 1900 ℃ (decomposizione per sublimazione), elevata resistenza, bassa espansione termica, tenacità e forte resistenza alla corrosione. Il nitruro di silicio viene prodotto nitrurando la polvere di silicio con azoto e quindi sinterizzandola. Viene utilizzato principalmente in materiali refrattari avanzati.
Sebbene sia il carburo di silicio che il nitruro di silicio siano semiconduttori composti di terza generazione con elevata durezza, elevata resistenza all'usura, elevata conduttività termica ed elevato modulo elastico, esistono alcune differenze fondamentali tra loro:
Diversa stabilità chimica e resistenza alla corrosione chimica
Il carburo di silicio ha una forte resistenza alla corrosione chimica e può funzionare con la maggior parte degli acidi e degli alcali, ma ha una scarsa resistenza alle alte temperature; il nitruro di silicio è molto stabile negli acidi e negli alcali forti, ma ha una bassa durezza e una scarsa resistenza all'usura.
Diversi scenari applicativi
Il carburo di silicio viene solitamente utilizzato per realizzare utensili come trapani e stampi e materiali refrattari per forni ad alta temperatura; il nitruro di silicio viene utilizzato per realizzare parti di motori aeronautici e turbine a gas.
Diverse proprietà fisiche
Il carburo di silicio ha una densità più elevata e una maggiore durezza, soprattutto mantenendo la stabilità in ambienti ad alta temperatura; il nitruro di silicio ha una densità e una durezza inferiori, ma ha una buona resistenza all'usura e alla corrosione.
Differente conducibilità termica e conducibilità elettrica
Il carburo di silicio ha un'eccellente conduttività termica e una buona conduttività elettrica e può essere utilizzato come materiale semiconduttore; il nitruro di silicio ha una scarsa conduttività termica, ma ha proprietà isolanti e viene utilizzato principalmente nell'isolamento e negli imballaggi elettronici.
Colori diversi
Il nitruro di silicio è solitamente una polvere biancastra, mentre il carburo di silicio è nero o grigio-nero.
Queste differenze fannocarburo di silicioe il nitruro di silicio presentano ciascuno vantaggi unici e campi applicabili nelle applicazioni industriali.
