Cadinho de carbeto de silício versus cadinho de grafite - Qual é a diferença?

Introdução

As propriedades, incluindo densidade e resistência ao calor, são comparadas entre  Cadinho de carbeto de silício vs. cadinho de grafite. A densidade do grafite é de cerca de 1,8-2,1 g/cm³ e não será destruída em temperaturas de até 3.000 °C. Portanto, os cadinhos de SiC têm uma densidade próxima a 3,1 g/cm³ e resistem bem a cerca de 1600 °C. Ambos são utilizados em fornos quentes. Saiba qual é a função de cada um deles na fusão de metais.

O que é cadinho de grafite?

Cadinhos de grafite atingir 3000°C. Isso é quente! Ele derrete o Al e o Cu. É leve, devido a uma densidade de 1,8 g/cm³. É forte porque usa SiO₂ revestimento. Esse material tem um fluxo de calor de 200 W/m- K e excelente capacidade de fusão.

O que é um cadinho de carbeto de silício?

Os cadinhos de carbeto de silício atingem 1600°C. Mas eles são mais duros, com classificação 9 na escala Mohs. A comparação do meio, "Cadinho de grafite vs Cadinho de carbeto de silício", mostra que esse cadinho é pesado, com 3,1 g/cm³. Ele funciona em fundições de Fe e Pb. Sua resistência é de 300 MPa.

Cadinho de grafite x Cadinho de carbeto de silício - Principais diferenças!

- Ponto de fusão

Os cadinhos de grafite derretem a 3.650°C, mas o SiC para a 2.700°C. Isso exige mudanças no forno. O cadinho de grafite versus o cadinho de carbeto de silício mostra que o SiC aquece mais rapidamente. Ambos derretem metais de forma diferente.

Tarefas de alto calor, mas em diferentes temperaturas, podem ser executadas adequadamente para diferentes fornos e ligas.

- Resistência química

Os ácidos fortes são facilmente manipulados pelo SiC. O flúor não o prejudica. Aqui, o grafite não funciona tão bem. A comparação entre o cadinho de grafite e o cadinho de carbeto de silício mostra que o SiC resiste melhor aos produtos químicos.

Quando se trata de sal fundido, isso é útil. Todos eles podem se adequar a diferentes metais ou produtos químicos, dependendo do que fazem nos fornos.

- Porosidade do material

Os gases passam mais facilmente, pois o grafite tem 10% a mais de porosidade. Os gases não podem entrar no SiC durante a fusão do metal. Isso ajuda os metais a permanecerem puros. A comparação entre o cadinho de grafite e o cadinho de carbeto de silício mostra que a porosidade do SiC o torna melhor para a pureza. Se o grafite for usado em tais configurações, os gases podem enfraquecer o processo.

- Condutividade elétrica

O SiC é resistente à eletricidade e o grafite é condutor de eletricidade. O SiC tem 1,0e+06 Ω-cm, o grafite 10⁶ Ω-cm e 105 S/m. Em fornos elétricos isso é um problema. A fusão do arco elétrico depende da condutividade.

O aquecimento elétrico é melhor com grafite. Ele não é adequado para fusão elétrica, mas é mais do que adequado para isolamento. Os eletrodos de grafite da Jinsun Carbon conduzem melhor a eletricidade para uma operação eficiente do forno a arco.

- Estabilidade térmica

Alcançando mudanças rápidas de calor de até 1.500°C, o SiC é capaz de absorver e liberar mudanças extremas de calor em comparação com os materiais convencionais. Quando as temperaturas mudam, o grafite pode rachar mais facilmente.

Por esse motivo, o SiC pode operar de forma estável sob rápidas mudanças de calor. Entretanto, cada material é adequado para outros usos, dependendo das temperaturas no forno, sendo que o SiC oferece o melhor desempenho quando há mudanças rápidas nas temperaturas do forno.

- Resistência à oxidação

O grafite se oxida a 450°C, mas o SiC se mantém mais forte, suportando até 1.000°C. O SiC permanece forte no oxigênio. Ele tem uma vantagem por estar em ambientes com muito oxigênio. O grafite precisa ser protegido de si mesmo, caso contrário, ele se desgasta mais rapidamente. Na resistência à oxidação, o SiC vence novamente, permanecendo intacto durante processos quentes e cheios de oxigênio.

- Absorção de calor

O SiC absorve menos calor (1,23 J/g-K) do que o grafite (1,75 J/g-K), mas o libera mais rapidamente. Isso altera as taxas de fusão. Por exemplo, a energia do forno é afetada pela absorção do calor do cadinho nos metais de fusão.

A maneira como cada material lida com o calor é diferente. É vantajoso saber qual cadinho usar para um determinado trabalho com metal. Para a fundição de metais de alto desempenho, nosso cadinho eletrodos de grafite são exportados para mais de 30 países.

Tabela sobre Cadinho de Grafite vs Cadinho de Carbeto de Silício - Principais diferenças!

Condutividade térmica e resistência ao calor do cadinho de grafite versus cadinho de carbeto de silício!

- Eficiência de transferência de calor

O grafite transfere o calor mais rapidamente a 700 W/m-K. O SiC transfere calor a 360 W/m-K  Cadinho de carbeto de silício vs. cadinho de grafite mostra que o SiC derrete o ferro (Fe) de maneira uniforme. Para mudanças de calor mais rápidas, o grafite é melhor. Os diferentes trajes funcionam em diferentes tipos de metal, como o alumínio (Al).

- Temperatura máxima de operação

O SiC pode atingir 1600°C, enquanto o grafite atinge 3000°C. Como resultado, o grafite é perfeito para tarefas muito quentes. Eventualmente, eles derretem essas coisas como aço. O SiC lida com trabalhos comuns. A diferença de temperaturas é fundamental no debate entre o cadinho de grafite e o cadinho de carbeto de silício.

- Retenção de calor

O grafite retém o calor por mais tempo. O SiC tem 0,75 J/g-K, enquanto o SiC tem 0,7 J/g-K. Isso significa que o SiC esfria mais rápido. O comportamento deles em relação a metais como o cobre (Cu) é diferente. Se o aquecimento for mais demorado, o grafite é uma excelente ajuda, por isso é usado em um grande número de processos.

- Degradação térmica

O grafite resiste a altas temperaturas. A 1600°C, o SiC começa a se decompor. Ele resiste a até 2000°C. Essa diferença faz com que o grafite dure mais. SiC rachaduras no calor intenso. E sua vida útil depende do calor.

- Faixa de temperatura

O grafite é estável desde a temperatura ambiente até 3000°C e as temperaturas de trabalho vão de -50°C a 2500°C. A faixa de temperatura do SiC é de -20°C a 1600°C. Eles fazem trabalhos diferentes.

Durabilidade e resistência mecânica em cadinhos de grafite e carbeto de silício!

- Resistência à fratura

Cadinho de grafite é forte em 4 MPa√m. É mais resistente a 9 MPa√m com cadinho de carbeto de silício (SiC). Ele pode suportar fusões mais quentes de até 1800°C. As paredes mais espessas impedem as rachaduras. Além disso, isso é bom se a pressão for de 3000 psi.

- Resistência à compressão

Cargas pesadas podem ser transportadas. Grafite esmaga a 40 MPa. O SiC tem 300 MPa. O metal fundido a mais de 1600°C é protegido por isso. Os cadinhos de SiC são mais espessos. Eles duram até a fusão. Com pressão de 1000 kg/cm², ele funciona.

- Resistência ao desgaste

A resistência ao desgaste dos cadinhos é de até 1650°C. O carbeto de silício dura mais. Isso o torna mais forte do que os cadinhos de grafite. Em 200 derretimentos, o SiC resiste ao atrito. O cadinho de grafite versus o cadinho de carbeto de silício mostra que o SiC se desgasta menos. Ele atinge uma dureza de superfície de 25 GPa, alta em comparação com o grafite de 15 GPa.

- Propagação de rachaduras

Os cadinhos de SiC também apresentam rachaduras de crescimento mais lento. Sua expansão térmica tem um valor de 4,6 μm/m°C. A 7,4 μm/m°C, o grafite se expande. Sob calor, o cadinho é forte. Os testes de cadinho de grafite versus cadinho de carbeto de silício mostram menos rachaduras. Isso é bom para a segurança do metal fundido, especialmente a 1600°C.

- Resistência ao impacto

Os cadinhos resistem bem ao impacto. O grafite absorve 80 J de energia. Ele absorve 200 J. Os cadinhos de SiC são mais resistentes devido a isso. Quando caem, eles não se quebram facilmente. Além disso, eles permanecem fortes quando a temperatura muda. Com 2,1 g/cm³ de peso, o SiC é mais eficaz.

Composição e estrutura do material!

- Conteúdo de carbono

O grafite tem 95% de carbono. Seu 70% é o carbeto de silício (SiC). Seus átomos se aderem firmemente. O grafite tem ligações C-C mais leves. O SiC adiciona átomos de silício. Isso o torna forte a 2500°C. A +3000°C, o grafite derrete melhor. Ambos funcionam de forma diferente! O cadinho de grafite versus o cadinho de carbeto de silício mostra como os níveis de carbono alteram a velocidade de aquecimento do metal.

- Alinhamento de grãos

Os grãos de SiC medem 12 mícrons. Os grãos de grafite são maiores, com 16 mícrons. Isso torna as superfícies mais lisas porque os grãos são menores. Isso ajuda o metal a não grudar! Em termos fortes, a resistência à fratura do SiC é de 50 MPa, em contraste com os 30 MPa do grafite. As rachaduras são controladas pela direção dos grãos. Isso ajuda a manter os cadinhos trabalhando duro!

- Malha de cristal

Espaçamento de treliça de 3,35 Å do grafite. Sua largura é de 7,48 Å e, portanto, mais resistente. A 2000°C, o SiC mantém sua forma melhor. Os átomos de silício em suas ligações o tornam assim. O calor flui de forma diferente em uma estrutura de treliça. O design do cadinho de grafite versus o cadinho de carbeto de silício mostra claramente essa diferença.

- Ligações moleculares

Isso significa que as ligações de SiC têm energia de 452 kJ/mol. O grafite tem 348 kJ/mol de ligação de carbono. No entanto, as ligações Si-C são bastante resistentes a rachaduras causadas pelo calor! De acordo com os delegados, o grafite é bom para suportar mudanças bruscas de calor. Eles são resistentes pela maneira como reagem, mas são flexíveis. Ou seja, ambos os tipos são bons para diferentes trabalhos de aquecimento em altas temperaturas!

- Densidade do material

Entretanto, o SiC também é mais denso (3,1 g/cm³). O grafite tem apenas 1,9 g/cm³, portanto, obviamente, não é muito denso. Isso diminui o calor e suporta mais pressão. Eles são diferentes de como reagem ao peso. A temperatura de 2500°C pode ser controlada pelo SiC denso. O grafite é mais leve, portanto, aquece mais rapidamente. Ambos os materiais trabalham muito duro para derreter o metal!

Diferenças de desempenho em aplicações industriais específicas!

- Fundições de aço

O aço quente derrete a 1.500°C. Os cadinhos de SiC oferecem resistência a choques causados pela mudança de calor. Mas eles retêm o calor rapidamente, 130 W/m-K. Ambos lidam com 15 toneladas de aço por dia. Ele pode sobreviver a 3.000 ciclos de aquecimento. Os fornos de 200 kW funcionam melhor por causa do cadinho.

- Fundição de joias

O ouro derrete a 1.064°C. A fundição em cadinhos de SiC dura 200 ciclos. A contaminação em menos de 0,01% é evitada pelo grafite, e a mistura de ouro não afetou a absorção do ouro. As máquinas de 2 kw aquecem rapidamente.

O cadinho de grafite versus o cadinho de carbeto de silício apresenta melhor desempenho na fundição a vácuo a 2 bar de pressão. Eles também produzem anéis brilhantes e bonitos.

- Fundição de alumínio

O alumínio derrete a 660°C. Cadinho de carbeto de silício vs. cadinho de grafite ajuda a acelerar o aquecimento, até 2°C/min. 1.200 ciclos mostram que o tipo SiC é mais resistente a rachaduras. Ele é usado em fornos de 5 kW. O 10% de maior produção também derrete alumínio um pouco mais rápido. Os cadinhos têm capacidade para 50 kg.

- Fabricação de cerâmica

Para produzir cerâmica, eles atingem 1.400°C. O aquecimento rápido, medido a 3°C/s, é realizado por cadinhos de SiC. Ele se mantém limpo e não há contaminação por metais, pois é do tipo grafite. Cada um deles trabalha em fornos de até 50 litros. Ele sobrevive a 800 ciclos a 1.200°C. Isso ajuda a produzir cerâmica lisa.

- Processamento químico

Os reatores vão até 1.200°C. Os cadinhos de grafite resistem aos ácidos, durando mais tempo. O SiC também pode suportar alta pressão - até 2.500 PSI. Isso torna as reações mais rápidas. Em reatores de 100 litros, ele aquece o fluxo térmico em 90 W/m-K. Em reatores de 100 kW, eles também são bastante sólidos no manuseio do calor.

Qual cadinho é o ideal para o seu processo?

- Temperatura operacional

Até 3.000°C, o grafite pode ficar quente. O SiC em si permanece em uma temperatura fria de 1.600°C. Isso afeta o fluxo de calor. Gerenciando a temperatura de forma diferente. O SiC tem condutividade térmica de 120 W/m-K, o que ajuda no resfriamento ou aquecimento rápido. A velocidade de seu processo depende da escolha certa. É assim que o "Cadinho de Grafite vs Cadinho de Carbeto de Silício" se comporta sob calor. Cada um atende a necessidades diferentes.

- Reatividade do material

O grafite reage acima de 450°C. O SiC permanece seguro até 1.600°C. Menos reações ocorrem em seu interior. A taxa de extração do SiC é de 0,1 µm/ano. Ele mantém as coisas limpas. Evita problemas no forno. A reatividade muda a forma como o "Cadinho de grafite vs Cadinho de carbeto de silício" se comporta com gases ou produtos químicos. Manter a pureza significa escolher com sabedoria.

- Duração do processo

O grafite dura 1.200 ciclos. O SiC pode durar 2.500 ciclos. Para o SiC, a taxa de desgaste é de 0,5 mm/ano. Eles permanecem fortes por mais tempo. Seu tempo de processo é afetado por cada ciclo. O SiC tem dureza 9 na escala de Mohs. Maior durabilidade significa que um processo mais longo precisa de maior durabilidade. Isso torna o seu processo suave e econômico.

- Compatibilidade com metais

O grafite funde o aço. O SiC funde cobre, latão e alumínio. A porosidade do SiC é 8%. Diferentes metais funcionam com eles. A fusão limpa tem a ver com compatibilidade. Ela mantém os metais puros. A expansão térmica do SiC é de 4,3 µm/m°C. Não contamine com metal.

- Restrições orçamentárias

O SiC custa $100, embora grafite é apenas $50. Isso afeta seu plano financeiro. Eles se desgastam de forma diferente. O SiC dura mais e, no final, economiza seu dinheiro. O preço de cada cadinho, entretanto, determina como ele funciona. Economize dinheiro pagando por substituições. Escolha com sabedoria. Quanto mais você pagar por algo e quanto mais tempo levar para chegar, mais você gastará.

Conclusão

Cadinho de grafite vs Cadinho de carbeto de silício compara calor, resistência e muito mais. A oxidação de 1.000°C resiste ao SiC, mas o grafite pode suportar apenas 450°C. O grafite aquece rapidamente com um fluxo térmico de 700 W/m-K. Dê uma olhada em JINSUNCARBON.