Il carburo di silicio legato con nitruro non riceve la stessa attenzione del SiC legato per reazione o del SiC sinterizzato. E va bene cos\u00ec. \u00c8 impegnato a sostenere i carri dei forni, a rivestire le celle di alluminio e a sopportare un\u2019abrasione che i mattoni legati con ossido non riuscirebbero a resistere. Ho trascorso abbastanza tempo a contatto con l\u2019NSiC \u2014 scritto anche NBSiC o SiC legato con nitruro \u2014 per poterlo affermare chiaramente: non si tratta di una \u201cversione economica\u201d del SiC denso. \u00c8 un materiale diverso con una funzione diversa.<\/p>\n
La ricetta sembra semplice sulla carta. Si prendono granuli di carburo di silicio, si aggiunge silicio metallico, si modella la forma e poi si cuoce in atmosfera di azoto. Il silicio si trasforma in nitruro di silicio e quel nitruro diventa il legante che tiene insieme i granuli di SiC. I corpi tipici presentano una composizione di circa il 70\u201380% di SiC e il 20\u201330% di Si\u2083N\u2084. Il ritiro durante la nitrurazione \u00e8 minimo, motivo per cui \u00e8 possibile realizzare lastre di grandi dimensioni, mattoni e forme irregolari senza il problema della deformazione tipico di alcune altre ceramiche.<\/p>\n
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La densit\u00e0 si aggira solitamente tra 2,6 e 2,8 g\/cm\u00b3. La porosit\u00e0 aperta nei gradi standard si attesta spesso intorno a 12\u201317%. Quella porosit\u00e0 \u00e8 la prima cosa che viene fraintesa. Non si tratta di un difetto di per s\u00e9. \u00c8 proprio il motivo per cui il materiale \u00e8 in grado di sopportare shock termici che causerebbero la frattura di un corpo completamente denso, ed \u00e8 anche il motivo per cui \u00e8 pi\u00f9 leggero del SiC legato per reazione utilizzato nei carri da forno. Alcuni tipi moderni vengono sottoposti a una seconda cottura o formulati in modo da chiudere i pori superficiali con uno strato di silice. Questi si comportano pi\u00f9 come un refrattario sigillato che come una spugna.<\/p>\n
La resistenza \u00e8 inferiore rispetto al SiSiC denso. Il modulo di rottura a temperatura ambiente dei comuni gradi da forno e refrattari pu\u00f2 essere dell\u2019ordine di decine di MPa, non dei 250 MPa di cui si sente parlare per le travi legate per reazione. L\u2019aspetto rilevante \u00e8 ci\u00f2 che accade a temperatura elevata. Il carburo di silicio legato con nitruro mantiene una capacit\u00e0 portante ben al di sopra del punto in cui il silicio libero presente nel SiC legato per reazione inizia ad ammorbidirsi. La temperatura di esercizio pratica \u00e8 spesso indicata nell\u2019intervallo 1450\u20131600 \u00b0C, a seconda dell\u2019atmosfera, del carico e del fatto che il tipo di prodotto sia un corpo fine colato in stampo o un mattone pressato pi\u00f9 grossolano. Se si spinge sul dato di marketing senza verificare le condizioni di impiego, si finir\u00e0 comunque per deformare una piastra.<\/p>\n
La conduttivit\u00e0 termica \u00e8 buona rispetto alla cordierite o alla mullite, ma solitamente inferiore a quella dell\u2019RBSiC denso. Il coefficiente di dilatazione \u00e8 basso. \u00c8 proprio questa combinazione, unita al legame nitruro, a consentire ai mobili di resistere al riscaldamento e al raffreddamento senza che si formino microcrepe gi\u00e0 il marted\u00ec.<\/p>\n
Dal punto di vista chimico, \u00e8 resistente in molte atmosfere industriali. L\u2019alluminio fuso e la criolite ne sono un esempio famoso: il SiC legato con nitruro \u00e8 diventato il materiale di elezione per le pareti laterali delle celle di riduzione, poich\u00e9 il carbonio bruciava e i mattoni di ossido non duravano a lungo. Inoltre, resiste all\u2019abrasione, a molti tipi di scorie e ai gas contaminanti presenti nei cicloni meglio di un mattone in SiC legato con argilla. Non \u00e8 per\u00f2 immortale: alcali forti, una nitrurazione inadeguata con residui di silicio libero e un\u2019ossidazione non controllata sulla superficie a contatto con il calore continuano a corrodere il materiale.<\/p>\n
Gli accessori per forno sono all\u2019ordine del giorno. Pannelli, piastre, supporti, montanti e travi per sanitari, stoviglie, porcellana per uso elettrico e ceramiche tecniche. Rispetto alla cordierite, consentono di raggiungere temperature pi\u00f9 elevate, sopportare carichi maggiori, utilizzare sezioni pi\u00f9 sottili e ridurre la massa morta nel forno. Quest\u2019ultimo punto non \u00e8 solo retorica. Una massa minore degli accessori significa pi\u00f9 prodotti e meno combustibile per ciclo.<\/p>\n
L\u2019alluminio \u00e8 l\u2019altro grande settore di applicazione. I blocchi delle pareti laterali nelle linee di elettrolisi devono garantire conduttivit\u00e0 termica, resistenza meccanica e resistenza agli agenti chimici del bagno. L\u2019NSiC soddisfa questi requisiti a un costo sostenibile per gli impianti. La parte inferiore del camino dell\u2019altoforno, le zone soggette a usura negli impianti di termovalorizzazione e i rivestimenti dei cicloni nel settore minerario o energetico seguono la stessa logica: grani di SiC duri, un legante resistente al calore e una forma che pu\u00f2 essere installata sia come mattone che come pezzo fuso.<\/p>\n
Si utilizzano anche parti soggette a usura \u2014 piastrelle, ugelli, componenti delle pompe \u2014 quando l\u2019ambiente \u00e8 caldo e abrasivo, ma non \u00e8 necessaria la porosit\u00e0 quasi nulla del SiC legato per reazione. Se la sospensione \u00e8 fredda e l\u2019unico nemico \u00e8 l\u2019abrasione da scorrimento, un rivestimento denso in SiSiC spesso dura pi\u00f9 a lungo. Se il nemico \u00e8 il calore unito all\u2019abrasione e ai cicli termici, l\u2019NSiC inizia a sembrare la scelta pi\u00f9 intelligente.<\/p>\n
Il carburo di silicio ottenuto per sinterizzazione reattiva \u00e8 pi\u00f9 denso, pi\u00f9 resistente e pi\u00f9 compatto. \u00c8 ideale per la realizzazione di travi, rulli e componenti di precisione soggetti a usura a temperature inferiori a circa 1350\u20131380 \u00b0C. Al di sopra di tale temperatura, \u00e8 il silicio libero a determinare il comportamento. L\u2019NSiC non presenta quella riserva di metallo nella microstruttura, quindi continua a funzionare a temperature pi\u00f9 elevate. Rappresenta inoltre la scelta pratica per elementi refrattari di grandi dimensioni, dove l\u2019infiltrazione di silicio in un blocco gigante non \u00e8 l\u2019obiettivo principale.<\/p>\n
Il SiC ricristallizzato resiste a temperature ancora pi\u00f9 elevate e rimane pi\u00f9 pulito in alcune atmosfere da forno, ma \u00e8 pi\u00f9 poroso e solitamente meno resistente. Il SiC legato con ossidi \u00e8 pi\u00f9 economico, ma presenta minori prestazioni in termini di resistenza al calore e agli urti. Il SiC sinterizzato \u00e8 la versione pi\u00f9 pregiata e compatta, con un prezzo in linea con le sue caratteristiche. L\u2019NSiC si colloca nella fascia in cui gli impianti necessitano delle prestazioni del SiC in pezzi di grandi dimensioni senza dover ricorrere a ceramiche da laboratorio.<\/p>\n
La nitrurazione incompleta \u00e8 un killer silenzioso. Un blocco pu\u00f2 sembrare a posto all\u2019esterno e nascondere silicio residuo o un nucleo debole. In una cella di alluminio ci\u00f2 si traduce in corrosione precoce. In una piastra da forno si traduce in ossidazione che polverizza la superficie e riduce la resistenza. L\u2019umidit\u00e0 in un corpo poroso, seguita da una cottura rapida, \u00e8 un altro caso classico. Al vapore non importa nulla del vostro programma di produzione.<\/p>\n
Inoltre, si tende a applicare un approccio troppo rigido a un materiale poroso. L\u2019NSiC non \u00e8 un tubo sigillato. Se l\u2019atmosfera riesce a penetrare all\u2019interno, l\u2019ossidazione e i processi chimici legati alla condensa assumono rilevanza. E se l\u2019applicazione prevede l\u2019uso di una sospensione ad alta velocit\u00e0 a temperature moderate, potresti aver stipulato un\u2019assicurazione contro gli shock termici di cui non avevi bisogno.<\/p>\n
Non limitarti a inviare un \u201cmattone in SiC\u201d sperando che vada bene. Specifica che si tratta di un prodotto legato con nitruro. Indica la temperatura massima, l\u2019atmosfera, il carico, il tempo di ciclo e la composizione chimica \u2014 bagno di alluminio, vapori alcalini, ceneri volanti, gocce di smalto, qualsiasi cosa entri effettivamente in contatto con il pezzo. Chiedete la densit\u00e0, la porosit\u00e0 apparente, il modulo di rottura a caldo e il silicio libero residuo. Per gli accessori da forno, chiedete se il pezzo \u00e8 realizzato con colata in stampo a grana fine o pressato a grana grossa. Questi due prodotti non si usurano n\u00e9 conducono il calore allo stesso modo.<\/p>\n
Il SiC legato con nitruro \u00e8 il materiale che si utilizza quando i componenti in ossido sono ormai logori, il SiC legato per reazione presenta limiti di temperatura troppo restrittivi o \u00e8 troppo costoso per sezioni di grandi dimensioni, e l\u2019impianto deve comunque continuare a funzionare. Non \u00e8 certo un materiale affascinante. \u00c8 la piastra che esce dritta dal forno, la parete laterale che non si affloscia e il rivestimento che \u00e8 ancora al suo posto dopo l\u2019ultima campagna produttiva. Si scelga il grado in base al servizio richiesto e rimarr\u00e0 tale.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Hotter Than RBSiC, Tougher Than the Old Bricks: A Practical Guide to Nitride Bonded Silicon Carbide Nitride bonded silicon carbide does not get the same attention as reaction bonded SiC or sintered SiC. That is fine. It is busy holding up kiln cars, lining aluminum cells, and taking abrasion that oxide-bonded brick cannot survive. I […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-54","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=54"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":56,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/54\/revisions\/56"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=54"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=54"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nitridebondedsic.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=54"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}