Carburo di silicio vs carburo di tungsteno

Come capire meglio il carburo di silicio rispetto a carburo di tungsteno. Questo articolo fornisce un'analisi comparativa del silicio carburo (SiC) e carburo di tungsteno (WC), con particolare attenzione alle loro proprietà e applicazioni industriali.

1. Carburo di silicio (SiC)

Densità: 3,2 g/cm³.

Varianti primarie:

SiC nero (α-SiC, purezza 98,5%): Presenta una maggiore tenacità rispetto al SiC verde, utilizzato principalmente per la lavorazione di materiali a bassa resistenza (vetro, ceramica, ghisa).

SiC verde (α-SiC, purezza >99%): Proprietà autoaffilanti superiori, ideali per carburi cementati, leghe di titanio e affilatura di precisione di utensili in acciaio ad alta velocità.

SiC cubico: un cristallo giallo-verde sintetizzato con metodi specializzati, utilizzato per la lavorazione ultraprecisa dei cuscinetti, riducendo la rugosità superficiale da Ra 32-0,16 μm a Ra 0,04-0,02 μm.

Proprietà chiave:

Elevata conduttività termica (120-490 W/m-K)

Comportamento da semiconduttore con resistenza all'ossidazione fino a 1600°C

Chimicamente inerte in ambienti acidi/alcalini (pH 3-11)

Applicazioni:

Rivestimenti delle pale delle turbine (prolungano la vita utile di 100-200%)

Refrattari ad alta efficienza energetica (bassa espansione termica, elevata resistenza agli shock termici)

Disossidanti nella produzione di acciaio (grado di purezza 85%)

Elementi riscaldanti (ad esempio, barre di carburo di silicio)

2. Nitruro di silicio (Si₃N₄)

Struttura: Reticolo 3D simile al diamante.

Proprietà:

Punto di fusione: 1900°C

Densità: 3,2-3,4 g/cm³ | Durezza: 1500-1900 HV

Resistenza alla flessione: 600-1000 MPa | Modulo elastico: 310 GPa

Stabile in aria fino a 1450-1550°C

Solubile in HF; inerte all'acqua e agli acidi diluiti

3. Carburo di tungsteno (WC)

Struttura: Cristallo esagonale (lucentezza metallica).

Proprietà:

Densità: 15,63 g/cm³ (18°C) | Punto di fusione: 2870°C

Insolubile in H₂O, HCl, H₂SO₄; solubile in miscele HNO₃-HF

Riduzione della fragilità con l'aggiunta di Ti/Co (1-5 wt%)

Sintesi:

Prodotto tramite carburazione di polvere di tungsteno a 1400-1600°C.

Il WC derivato da ossidi richiede un trattamento sotto vuoto a 1500°C.

Applicazioni:

Utensili da taglio (con additivi TiC/TaC per la resistenza agli urti)

Componenti ad alta temperatura (ugelli in carburo, motori a reazione, guarnizioni in carburo)

Approfondimento strutturale:
Gli atomi di carbonio occupano siti interstiziali nel reticolo del tungsteno, formando una soluzione solida interstiziale.

4. Durata di vita delle tenute meccaniche nelle pompe per acque reflue

[Q]: Quanto durano le tenute meccaniche delle pompe per acque reflue?
[A]: Dipende dal materiale e dalle condizioni operative:

Carburo di tungsteno: 1-2 anni

Carburo di silicio: ~1 anno

Ceramica: <6 mesi