Le carbure de silicium

Le carbure de silicium est une céramique technique que l’on peut trouver dans la nature sous forme de cristaux ou produire artificiellement. C’est un matériaux offrant d’excellentes propriétés thermiques : sous atmosphère inerte il peut être employé pour des applications à 2000 °C. Il offre aussi une bonne stabilité chimique et une haute résistance à l’usure ainsi que des propriétés de semi-conducteur. Nous proposons du carbure de silicium StarCeram® S dense. Il peut par exemple être utilisé dans la fabrication d’abrasifs de superfinition, dans l’astronomie ou dans la bijouterie.

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Les propriétés du carbure de silicium

Le carbure de silicium est très rare à l’état naturel, on le trouve sous forme de cristaux. On l’appelle dans cet état naturel moissanite. Pour pouvoir développer ses applications industrielles, le carbure de silicium est également produit artificiellement par réduction de la silice avec un excès de carbone ou par action à chaud du silicium sur le carbone.

Ce matériau est très dur, il offre une excellente résistance à l’oxydation et une haute stabilité chimique. Il résiste très bien aux chocs thermiques et aux températures extrêmes : jusqu’à 1650 °C sous air et jusqu'à 2000°C sous atmosphère inerte.

Par ailleurs, cette céramique technique offre de très bonnes propriétés de glissement, utiles pour des applications telles que les roulements à billes. Le carbure de silicium n’est pas un isolant électrique comme peut l’être l’alumine : c’est un semi-conducteur.

Matériau Carbure de silicium dense (SSiC) Carbure de silicium poreux (SiC-R)
Microstructure
Composition (en poids) > 98% SiC > 99% SiC
Densité 3,1 2,7
Porosité ouverte (%) < 3 /
Propriétés mécaniques
Résistance à la compression (MPa) > 3000 /
Résistance à la flexion (MPa) 450 80-100
Module d'élasticité (GPa) 400 280
Propriétés thermiques
Température maximale d'utilisation (°C) 1650-1900 2000
Chaleur spécifique (J/Kg.K) 1000 /
Conductivité thermique à 100 °C (W/m.K) 125 35
Conductivité thermique à 1000 °C (W/m.K) / 26
Coefficient de dilatation (10-6/K) 4,5 4,5
Propriétés électriques
Résistance à 20°C (ohm.cm) 107 /
Rigidité électrique (kVeff/mm) / 280

Quels sont les différents types de carbure de silicium ?

Nous proposons deux types de carbure de silicium : le carbure de silicium fritté dense StarCeram® S et le carbure de silicium poreux recristallisé. Le carbure de silicium fritté dense de type SSiC (Sintered Silicon Carbide) est particulièrement dur et offre de bonnes propriétés de glissement ainsi qu’une excellente résistance à l’usure. C’est pourquoi il est souvent utilisé pour des applications telles que des roulements à billes céramiques, des douilles axiales ou des paliers lisses.

Nous proposons aussi du carbure de silicium poreux (dit recristallisé) de type SiC-R. Ce matériau peut être utilisé à des températures allant jusqu’à 1650°C sous air et 2000 °C sous atmosphère inerte. Cette excellente résistance à la chaleur lui permet d’être utilisé comme supports de cuisson ou de frittage dans les fours industriels : des plateaux et supports, des poteaux et autres supports de frittage.

Les produits que nous proposons en carbure de silicium

Il n’existe pas de produits standard en carbure de silicium, nous produisons à la demande selon plans et spécifications clients.

Les pièces en carbure de silicium sont obtenues en pressage isostatique à froid, usinage en cru et frittage sous pression de gaz. Si les tolérances sont serrées, ou qu’un état de surface poli est requis nous pouvons usiner le carbure de silicium après frittage par des outillages diamantés.

Les domaines d’utilisations du carbure de silicium

Le carbure de silicium est souvent utilisé sous forme d’outils de superfinition : les grains de carbure de silicium sont particulièrement abrasifs et permettent de fabriquer des meules et limes de la rugosité voulue, tout particulièrement efficace pour l’affûtage et le meulage de matériaux durs.

Les plus gros cristaux de moissanite peuvent être utilisés dans la bijouterie : ils font de bonnes imitations de diamants. Le carbure de silicium peut aussi être utilisé dans les fours industriels haute température comme support de cuisson, ou dans les roulements à billes. Il sert dans l’automobile à fabriquer des disques de frein hautes-performances et dans l’électronique pour la fabrication de semi-conducteurs à bande large. On le retrouve également sous forme de plaque céramique dans certains gilets pare-balle. Il peut aussi servir pour des systèmes lasers comme des miroirs de balayage scanner laser. On utilise aussi le carbure de silicium en chimie et pharmachimie dans des réacteurs à flux continu.

Enfin, le carbure de silicium est utilisé dans les domaine spatial et de l’astronomie. En effet, sa grande dureté et sa rigidité, son faible coefficient de dilatation sa haute conductivité thermique font du carbure de silicium un matériau de choix pour la fabrication de miroirs de télescopes et autres instruments employés en astronomie. Le carbure de silicium est finalement utilisé dans une très large gamme de domaines.