Se utilizzato come abrasivo, la forza delle particelle dicarburo di silicio neroè un fattore importante che influenza sia le prestazioni di macinazione che la durata. I suoi cristalli si formano e si aggregano in condizioni di alta-temperatura, sviluppandosi infine in una struttura sinterizzata. A seconda dell'applicazione, il carburo di silicio nero può essere trasformato in diversi prodotti con proprietà meccaniche adeguate e una lunga durata.
Requisiti di resistenza del carburo di silicio nero
La resistenza del carburo di silicio nero può essere valutata sotto carico statico mediante una prova di schiacciamento. Un campione di 5 g viene posto sulla superficie di una piastra cilindrica e un'altra piastra cilindrica viene posta sopra. Viene quindi applicata una pressione di 30 kg/cm² per frantumare parte del carburo di silicio nero. Il materiale frantumato viene vagliato e viene calcolato il rapporto tra il peso delle rimanenti particelle non frantumate e il peso del campione originale. Un rapporto più alto indica una maggiore resistenza delle particelle, mentre un rapporto più basso indica un materiale più debole.
La forza di un abrasivo si riferisce alla forza con cui le singole particelle di carburo di silicio nero tengono insieme. In termini pratici, è la capacità di un grano abrasivo di resistere alla pressione esterna senza rompersi mentre i suoi taglienti sono ancora relativamente affilati. L'esperienza dimostra che gli abrasivi a bassa-resistenza si fratturano più rapidamente, con conseguenti prestazioni di taglio ridotte e una durata utile più breve.
La forza delle particelle influisce direttamente su quanti grani possono mantenere i loro taglienti effettivi e per quanto tempo possono continuare a lavorare in modo efficiente. Per questo motivo la robustezza è considerata una delle proprietà fondamentali dei materiali abrasivi.
Cristallizzazione del carburo di silicio nero
Il carburo di silicio nero è costituito principalmente dal politipo 4H. Nella sua struttura cristallina, gli atomi di silicio sono circondati da atomi di carbonio, formando tetraedri di silicio-carbonio. Le celle unitarie di diversi politipi di carburo di silicio sono costruite dalla stessa struttura tetraedrica di base del silicio-carbonio. Le differenze nel numero di strati atomici e nelle relative posizioni di impilamento all'interno della cella unitaria danno luogo a diversi politipi di carburo di silicio.
Quando è presente un eccesso di silicio, la sua capacità di donare elettroni può far sì che il carburo di silicio nero mostri caratteristiche di semiconduttore di tipo n-. Il carburo di silicio di tipo N- ha una resistività relativamente elevata e un coefficiente di resistenza alla temperatura elevato. All'aumentare della concentrazione del drogante nel semiconduttore di tipo n-, la sua resistività diminuisce, mentre la sua linearità diventa più scarsa.
Tra i diversi politipi di carburo di silicio, la resistività elettrica aumenta all'aumentare della proporzione del politipo 6H.
