Carburo de silicio frente a crisol de grafito - ¿Cuál es la diferencia?

Introducción

Las propiedades, incluidas la densidad y la resistencia al calor, se comparan entre  Carburo de silicio frente a crisol de grafito. La densidad del grafito es de aproximadamente 1,8-2,1 g/cm³ y no se destruye a temperaturas de hasta 3000 °C. Por su parte, los crisoles de SiC tienen una densidad cercana a 3,1 g/cm³ y resisten bien a unos 1600 °C. Ambos sirven en hornos calientes. Descubre para qué sirve cada uno de ellos en la fusión de metales.

¿Qué es el crisol de grafito?

Crisoles de grafito alcanzan los 3000°C. ¡Qué calor! Funde el Al y el Cu. Es ligero, debido a una densidad de 1,8 g/cm³. Es fuerte porque utiliza SiO₂ recubrimiento. Este material tiene un flujo térmico de 200 W/m- K, excelente capacidad de fusión.

¿Qué es el crisol de carburo de silicio?

Los crisoles de carburo de silicio alcanzan los 1600°C. Pero son más duros, con una dureza de 9 en la escala de Mohs. La comparación del medio, "Crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio", muestra que este crisol pesa 3,1 g/cm³. Funciona en fundiciones de Fe y Pb. Tiene una resistencia de 300 MPa.

Crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio: principales diferencias

- Punto de fusión

Los crisoles de grafito funden a 3.650°C, pero el SiC lo hace a 2.700°C. Esto requiere un cambio en el horno. Crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio muestra que el SiC se calienta más rápido. Ambos funden los metales de forma diferente.

Tareas de alto calor pero a diferentes temperaturas, pueden funcionar adecuadamente para diferentes hornos y aleaciones.

- Resistencia química

El SiC soporta fácilmente los ácidos fuertes. El flúor no le hace daño. En este caso, el grafito no funciona tan bien. La comparación entre crisol de grafito y crisol de carburo de silicio muestra que el SiC resiste mejor los productos químicos.

Cuando se trata de sales fundidas, esto es útil. Todos ellos pueden encajar diferentes metales o productos químicos, dependiendo de lo que hacen en los hornos.

- Porosidad del material

Los gases pasan más fácilmente, ya que el grafito tiene un 10% más de porosidad. Los gases no pueden entrar con el SiC al fundir metal. Esto ayuda a que los metales se mantengan puros. La comparación entre crisol de grafito y crisol de carburo de silicio muestra que la porosidad del SiC lo hace mejor para la pureza. Si se utiliza grafito, los gases pueden debilitar el proceso.

- Conductividad eléctrica

El SiC es eléctricamente resistente y el grafito es eléctricamente conductor. El SiC tiene 1,0e+06 Ω-cm, el grafito 10⁶ Ω-cm, y 105 S/m. En hornos eléctricos esto es un problema. La fusión por arco eléctrico depende de la conductividad.

El calentamiento eléctrico es mejor con grafito. Es inadecuado como fundición eléctrica, pero más que adecuado para aislamiento. Los electrodos de grafito Jinsun Carbon conducen mejor la electricidad para un funcionamiento eficaz del horno de arco.

- Estabilidad térmica

Alcanzando cambios rápidos de calor de hasta 1.500°C, el SiC es capaz de absorber y liberar cambios extremos de calor en comparación con los materiales convencionales. Cuando las temperaturas lo cambian, el grafito puede agrietarse más fácilmente.

Por esta razón, el SiC puede funcionar de forma estable bajo cambios rápidos de calor. Sin embargo, cada material es adecuado para otros usos en función de las temperaturas del horno, y el SiC ofrece el mejor rendimiento cuando se producen cambios rápidos en las temperaturas del horno.

- Resistencia a la oxidación

El grafito se oxida a 450°C, pero el SiC aguanta más, hasta los 1.000°C. El SiC se mantiene fuerte en oxígeno. Tiene una ventaja, ya que se encuentra en entornos con mucho oxígeno. El grafito tiene que protegerse de sí mismo, de lo contrario se desgasta más rápidamente. En resistencia a la oxidación, el SiC gana de nuevo, permaneciendo intacto durante procesos calientes y llenos de oxígeno.

- Absorción de calor

El SiC absorbe menos calor (a 1,23 J/g-K) que el grafito (a 1,75 J/g-K), pero lo libera más rápidamente. Esto modifica la velocidad de fusión. Por ejemplo, la energía del horno se ve afectada por la absorción de calor del crisol en los metales de fusión.

La forma en que cada material afronta el calor es diferente. Es beneficioso saber qué crisol utilizar para un determinado trabajo con metales. Para la fundición de metales de alto rendimiento, nuestros electrodos de grafito se exportan a más de 30 países.

Tabla sobre crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio: principales diferencias

Conductividad térmica y resistencia al calor del crisol de grafito frente al crisol de carburo de silicio.

- Eficacia de la transferencia de calor

El grafito desplaza el calor más rápidamente a 700 W/m-K. El SiC transfiere calor a 360 W/m-K  Carburo de silicio frente a crisol de grafito muestra que el SiC funde el hierro (Fe) de manera uniforme. Para cambios de calor más rápidos, el grafito es mejor. Los distintos trajes funcionan con distintos tipos de metal, como el aluminio (Al).

- Temperatura máxima de funcionamiento

El SiC puede alcanzar los 1600°C, mientras que el grafito llega a los 3000°C. Como resultado, el grafito es perfecto para tareas muy calientes. Al final se funden como el acero. El SiC se encarga de trabajos comunes. La diferencia de temperaturas es clave en el debate Crisol de Grafito vs Crisol de Carburo de Silicio.

- Retención del calor

El grafito retiene el calor durante más tiempo. El SiC tiene 0,75 J/g-K mientras que el SiC tiene 0,7 J/g-K. Esto significa que el SiC se enfría más rápido. Su comportamiento frente a metales como el cobre (Cu) es diferente. Si el calentamiento lleva más tiempo, el grafito es una ayuda excelente, por eso se utiliza en un gran número de procesos.

- Degradación térmica

El grafito resiste altas temperaturas. A 1600°C, el SiC comienza a descomponerse. Resiste hasta 2000°C. Esta diferencia hace que el grafito dure más. SiC se agrietan con el calor intenso. Y su vida útil depende del calor.

- Temperatura

El grafito es estable desde temperatura ambiente hasta 3000°C y las temperaturas de trabajo van de -50°C a 2500°C. El rango de temperaturas del SiC es de -20°C a 1600°C. Realizan trabajos diferentes.

Durabilidad y resistencia mecánica en crisoles de grafito y carburo de silicio

- Resistencia a la fractura

Crisol de grafito es fuerte a 4 MPa√m. Es más resistente a 9 MPa√m con crisol de carburo de silicio (SiC). Puede soportar fusiones más calientes de hasta 1800°C. Las paredes más gruesas detienen las grietas. Además, esto es bueno si la presión es de 3000 psi.

- Resistencia a la compresión

Se pueden transportar cargas pesadas. Grafito aplasta a 40 MPa. El SiC lo hace a 300 MPa. Los metales fundidos a más de 1600°C están protegidos por esto. Los crisoles de SiC son más gruesos. Duran a través de las fusiones. Con 1000 kg/cm² de presión, funcionan.

- Resistencia al desgaste

La resistencia al desgaste de los crisoles es de hasta 1650°C. El carburo de silicio dura más. Esto lo hace más resistente que los crisoles de grafito. En 200 fusiones, el SiC resiste la fricción. Crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio muestra que el SiC se desgasta menos. Alcanza una dureza superficial de 25 GPa, elevada en comparación con la del grafito, de 15 GPa.

- Propagación de grietas

Los crisoles de SiC también son grietas de crecimiento más lento. Su expansión térmica tiene un valor de 4,6 μm/m°C. A 7,4 μm/m°C, el grafito se dilata. Bajo el calor, el crisol es resistente. Las pruebas de crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio muestran menos grietas. Esto es bueno para la seguridad del metal fundido, especialmente a 1600°C.

- Resistencia a los impactos

Los crisoles resisten bien los impactos. El grafito absorbe 80 J de energía. Absorbe 200 J. Por eso, los crisoles de SiC son más resistentes. Cuando se caen, no se rompen fácilmente. Es más, se mantienen fuertes cuando cambia la temperatura. Con un peso de 2,1 g/cm³, el SiC es más eficaz.

Composición y estructura de los materiales

- Contenido de carbono

El grafito tiene 95% de carbono. Su 70% es carburo de silicio (SiC). Sus átomos se unen fuertemente. El grafito tiene enlaces C-C más ligeros. El SiC añade átomos de silicio. Eso lo hace resistente a 2500°C. A +3000°C, el grafito funde mejor. Ambos funcionan de forma diferente. El crisol de grafito frente al crisol de carburo de silicio muestra cómo los niveles de carbono cambian la velocidad de calentamiento del metal.

- Alineación del grano

Los granos de SiC miden 12 micras. Los granos de grafito son más grandes, de 16 micras. Esto hace que las superficies sean más lisas porque los granos son más pequeños. Esto ayuda a que el metal no se pegue. En términos contundentes, la resistencia a la fractura del SiC es de 50 MPa, frente a los 30 MPa del grafito. Las grietas están controladas por la dirección del grano. Esto ayuda a que los crisoles trabajen duro.

- Entramado de cristales

Espacio reticular de 3,35 Å del grafito. Su anchura es de 7,48 Å y, por tanto, más resistente. A 2000°C, el SiC mantiene mejor su forma. Los átomos de silicio de sus enlaces lo hacen así. El calor fluye de forma diferente en una estructura reticular. El diseño del crisol de grafito frente al de carburo de silicio muestra claramente esta diferencia.

- Enlaces moleculares

Esto significa que los enlaces SiC tienen 452 kJ/mol de energía. El grafito tiene 348 kJ/mol de enlace de carbono. Sin embargo, ¡los enlaces Si-C son bastante resistentes al calor! Según los delegados, el grafito soporta bien los cambios bruscos de calor. Son resistentes por la forma en que reaccionan a pero flexibles. Es decir, ¡ambos tipos son buenos para diferentes trabajos de calentamiento a altas temperaturas!

- Densidad del material

Sin embargo, el SiC también es más denso (3,1 g/cm³). El grafito sólo tiene 1,9 g/cm³, así que obviamente no es muy denso. Eso frena el calor y soporta más presión. Son diferentes de cómo reaccionan al peso. La temperatura a 2500°C puede ser manejada por el SiC denso. El grafito es más ligero por lo que se calienta más rápido. ¡Ambos materiales trabajan muy duro para fundir metal!

Diferencias de rendimiento en aplicaciones industriales específicas

- Fundiciones de acero

El acero caliente se funde a 1.500°C. Los crisoles de SiC ofrecen resistencia a los choques provocados por el cambio térmico. Pero retienen el calor con rapidez, 130 W/m-K. Ambos manipulan 15 toneladas de acero al día. Puede sobrevivir a 3.000 ciclos de calentamiento. Los hornos de 200 kW de potencia funcionan mejor gracias al crisol.

- Fundición de joyas

El oro se funde a 1.064°C. La fundición en crisoles de SiC dura 200 ciclos. La contaminación a menos de 0,01% se evita con grafito, y la mezcla con oro no ha afectado a la absorción del oro. Las máquinas de 2 kw calientan rápidamente.

El crisol de grafito frente al crisol de carburo de silicio muestra un mejor rendimiento en la colada en vacío a 2 bares de presión. Ambos también producen anillos brillantes.

- Fundición de aluminio

El aluminio se funde a 660°C. Carburo de silicio frente a crisol de grafito ayuda a acelerar el calentamiento, hasta 2°C/min. 1.200 ciclos demuestran que el tipo SiC es más resistente a las grietas. Se utiliza en hornos de 5 kW. El 10%, más productivo, funde también el aluminio un poco más rápido. Los crisoles tienen una capacidad de 50 kg.

- Fabricación de cerámica

Para fabricar cerámica, alcanzan los 1.400°C. El calentamiento rápido, medido a 3°C/s, se realiza en crisoles de SiC. Se mantiene limpio, no hay contaminación metálica porque el tipo de grafito. Cada uno trabaja en hornos de hasta 50 litros. Sobrevive 800 ciclos a 1.200°C. Eso ayuda a fabricar cerámica lisa.

- Procesado químico

Los reactores alcanzan hasta 1.200°C. Los crisoles de grafito resisten los ácidos, por lo que duran más. El SiC también soporta altas presiones, de hasta 2.500 PSI. Esto hace que las reacciones sean más rápidas. En reactores de 100 litros, calienta 90 W/m-K de flujo térmico. En reactores de 100 kW, también son bastante sólidos a la hora de manejar el calor.

¿Qué crisol es el adecuado para su proceso?

- Temperatura de funcionamiento

Hasta 3.000°C puede calentarse el grafito. El SiC se mantiene frío a 1.600°C. Esto afecta al flujo de calor. Gestionando la temperatura de forma diferente. El SiC tiene una conductividad térmica de 120 W/m-K, lo que ayuda a enfriar o calentar rápidamente. La velocidad de su proceso depende de elegir bien. Así es como se comporta el "crisol de grafito frente al crisol de carburo de silicio" bajo el calor. Cada uno se adapta a necesidades diferentes.

- Reactividad del material

El grafito reacciona por encima de 450°C. El SiC se mantiene seguro hasta los 1.600°C. En el interior se producen menos reacciones. La tasa de extracción del SiC es de 0,1 µm/año. Mantiene las cosas limpias. Evita problemas en el horno. La reactividad cambia el comportamiento del "Crisol de grafito vs Crisol de carburo de silicio" con gases o productos químicos. Mantener las cosas puras significa elegir sabiamente.

- Duración del proceso

El grafito dura 1.200 ciclos. El SiC puede durar 2.500 ciclos. En el caso del SiC, la tasa de desgaste es de 0,5 mm/año. Se mantienen fuertes durante más tiempo. Su tiempo de proceso se ve afectado por cada ciclo. El SiC tiene una dureza de 9 en la escala de Mohs. Una mayor durabilidad significa que un proceso más largo necesita una mayor durabilidad. Esto hace que su proceso sea fluido y económico.

- Compatibilidad de metales

El grafito funde el acero. El SiC funde el cobre, el latón y el aluminio. La porosidad del SiC es de 8%. Diferentes metales funcionan con ellos. Fundir limpiamente tiene que ver con la compatibilidad. Mantiene los metales puros. La dilatación térmica del SiC es de 4,3 µm/m°C. No lo contamines con metal.

- Limitaciones presupuestarias

SiC cuesta $100, aunque grafito es sólo $50. Esto afecta a su plan de dinero. Se desgastan de forma diferente. El SiC dura más y, al final, te ahorra dinero. Sin embargo, el precio de cada crisol determina su funcionamiento. Ahorra dinero pagando por reemplazos. Elija con prudencia. Cuanto más pague por algo y más tarde en llegar, más gastará.

Conclusión

Crisol de grafito frente a crisol de carburo de silicio compara el calor, la resistencia y mucho más. La oxidación a 1.000°C resiste al SiC, pero el grafito sólo puede soportar 450°C. El grafito se calienta rápidamente con un flujo térmico de 700 W/m-K. Compruébelo en JINSUNCARBON.