Quais as aplicações do carboneto de silício preto em revestimentos resistentes ao desgaste?
O carboneto de silício preto (SiC) tem uma vasta gama de aplicações na área dos revestimentos resistentes ao desgaste devido à sua elevada dureza, excelente resistência ao desgaste, estabilidade química e desempenho a altas temperaturas. A seguir, as suas aplicações e características específicas:
1. Áreas de aplicação
(1) Peças de máquinas industriais Proteção contra o desgaste: utilizadas para revestimentos superficiais de peças de fácil desgaste, tais como corpos de bombas, válvulas, transportadores helicoidais, rolamentos, etc., prolongando significativamente a vida útil. Exemplo: as lâminas de britadores e os revestimentos de brocas em máquinas de mineração podem resistir ao elevado desgaste do minério.
(2) Peças de motor automóvel e aeroespacial: Revestimentos de peças de fricção de alta temperatura, como pás de turbina e anéis de pistão, para reduzir a oxidação e o desgaste a alta temperatura. Sistema de travagem: Composto com fibra de carbono para melhorar a resistência ao desgaste dos discos de travão.
(3) Indústria química e energética Condutas e reatores: Em meios corrosivos (como ácidos e álcalis), os revestimentos de SiC protegem os substratos metálicos contra a corrosão química e a erosão por partículas. Equipamento de energia nuclear: Como revestimento protetor, resiste ao desgaste em ambientes de radiação.
(4) Eletrónica e Semicondutores
Camada isolante resistente ao desgaste: utilizada para partes móveis de equipamentos semicondutores (como braços robóticos), com resistência ao desgaste e isolamento elétrico.
(5) Ferramentas e moldes
Ferramentas de corte: O revestimento melhora a resistência ao desgaste das ferramentas de carboneto e é adequado para processar materiais de elevada dureza (como ligas de titânio).
Moldes de injeção: reduzem o desgaste durante o enchimento de plástico e aumentam a vida útil do molde.
2. Vantagens de desempenho
Alta dureza (dureza Mohs 9,2, perdendo apenas para o diamante), reduzindo significativamente o coeficiente de atrito.
Resistência a altas temperaturas (estável até 1600°C), adequada para condições de trabalho a altas temperaturas.
Inércia química: Resistente à corrosão ácida, alcalina e salina, adequado para ambientes químicos agressivos.
Baixo coeficiente de expansão térmica: O revestimento tem uma boa estabilidade de ligação com o substrato metálico e não é fácil de descascar.
3. Tecnologia de preparação do revestimento
Pulverização térmica (pulverização por plasma, pulverização de chama supersónica): adequada para componentes de grande área, mas com elevada porosidade.
Deposição química de vapor (CVD): Preparação de revestimentos de SiC densos e de elevada pureza para componentes de precisão.
Deposição física de vapor (PVD): revestimentos de película fina adequados para ferramentas de corte e dispositivos eletrónicos.
Método Sol-Gel: Baixo custo, mas os revestimentos finos requerem várias camadas.
4. Desafios e melhorias
Força de adesão: Melhoria da adesão entre o revestimento e o substrato através de uma camada intermédia (por exemplo, liga de NiCr).
Controlo de fissuras: otimização dos parâmetros do processo (por exemplo, temperatura de pulverização e taxa de arrefecimento) para reduzir o stress interno.
Questões de custo: desenvolvimento de revestimentos compósitos (por exemplo, SiC-Al₂O₃) para equilibrar o desempenho e o custo.
5. Fronteiras de investigação
Revestimentos Nano-SiC: melhorando a tenacidade e a densidade através do refinamento de nanopartículas.
Revestimentos compostos: combinados com grafeno, nanotubos de carbono e outros materiais para melhorar a autolubrificação.
Tecnologia de impressão 3D: formação direta de componentes complexos de SiC resistentes ao desgaste.
Resumo:
Os revestimentos resistentes ao desgaste de carboneto de silício preto são insubstituíveis na indústria pesada, energia e fabrico de ponta. Com os avanços na tecnologia de fabrico, a sua aplicação irá expandir-se para ambientes mais sofisticados e exigentes.
