CMEmaterials - Abrasius

Òxid de ceri

editor — Wed, 22 May 2013 10:01:02 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Composició química:

CeO₂

Estructura tipus fluorita

Propietats generals

Densitat:

7.65 g/cm³ sòlid, 7.215 g/cm³ fase fluorita

Observacions:

Pes molecular: 172.115 g/mol

Propietats tèrmiques

Temperatura de fusió:

Aproximadament 2100ºC

Observacions:

Temperatura d'ebullició: 3500ºC

Propietats químiques

Observacions:

Insoluble en aigua

Aplicacions

Observacions:

Polit de lents òptiques i joies.

Recobriments en ulleres de sol.

Aleat amb el ferro a les pedres d'encenedor.

Convertidors catalítics en automoció.Redueix les emisions de NOx i millora la conversió de CO a CO2.

Español

Nitrur de bor (BN)

editor — Tue, 21 May 2013 08:08:41 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Composició química:

50% de B, 50% de N

Estructura del nitrur de bor

Observacions: El nitrur de bor, és isoelectrònic amb el diamant. Presenta dues formes alotròpiques, hexagonal i cúbica. Comparteix amb el carboni la capacitat de formar xarxes moleculars mitjançant enllaços covalents estables.

Cel·la unitària cúbica. Constant de xarxa: a =3.615 Å

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Microscòpia òptica:

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

Distribució irregular heterogènia.

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

Partícules facetades, no per quarteig sino per síntesis.

Propietats generals

Densitat:

3.49 g/cm^3>

Porositat "Melt flow":

Porositat aparent: 2 - 15%

Preu:

24-35 €/kg

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

19-103 GPa

Resistència mecànica a compressió:

30 - 120 MPa. Si s'ha obtingut per compressió en calent pot arribar 500 GPa.

Resistència mecànica a tracció(MPa):

25 - 43 GPa

Duresa:

A la temperatura de:	Knoop	Mohs	Vickers
T_amb	4700 n/mm²	10	119-131 (300 quan està obtingut per compressió en calent.)

Observacions:

Material dur (isoelectrònic amb el diamant i el grafit)

Propietats elèctriques

Rigidesa dielèctrica:

A la temperatura de:	Rigidesa dielèctrica
T_amb	374 KV/mm

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	40 - 200 KV mm^-1

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
T_amb	4.3

Observacions:

Resistència elèctrica: 2·10¹⁴ Ω·cm

Resistència elèctrica a elevada temperatura: 3·10¹² Ω·cm

Factor de dissipació = 0.000340

GAP = 4.60 eV

Factor disipació: 3.4-4.7·10^-4

Propietats tèrmiques

Temperatura de fusió:

3027 ºC

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient de dilatació tèrmica lineal
a 20 - 1000 ºC	1.0 - 36 (x 10^-6 K^-1)

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	20 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	0.793 J/gºC

Observacions:

Calor de formació: 815 KJ/mol T.

Debye: 1627 ºC

Punt de sublimació: 2600 - 2800 ºC

Propietats òptiques

Observacions:

És opac

Propietats tecnològiques

Temperatura màxima d’utilització:

950 - 2500 ºC

Observacions:

Temperatura màxima d'utilització

En aire: 985 ºC

En inert: 2000 ºC

T. màxima d'utilització continua: 950 - 2500 ºC

El nitrur de bor cúbic és el que es fa servir com abrasiu.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

Àcics concentrats: acceptable, àcids diluïts: molt bona

Resistència als àlcalis:

acceptable

Observacions:

Resistència química:

àcids concentrats: acceptable

àcids diluïts: molt bona

alcalis: acceptable

halògens: dolenta

metalls: bona

Obtenció

Observacions:

El procés d'obtenció pot ser pirolític en compressió en calent i acostuma a formar-se apartir de fibres, a partir deles quals es forma el material.

Aplicacions

Observacions:

Aïllant de components, gressols per metalls i termoaparells.

S'utilitza com a capes protectores per deposició de CVD.

El nitrur de bor cúbic és el material més dur després del diamant. Pot utilitzar-se per materials relativament tous (a partir de 50RC) però tenaços fins a materials molt durs com acers d'eines, acers especials, HSS, etc. No es adeqüat per materials amorfs, ceràmiques ni pel rectificat de carburs cementats.

Presenta una elevada estabilitat tèrmica, no presentant oxidació fins a 1400ºC.

Les temperatures relativament elevades durant el rectificat de ferro, níquel i cobalt no ataquen al CBN. El calor generat durant el rectificat es absorbit per la mola de CBN passant al refrigerant i/o a l'atmosfera.

Imatges:

Descripció:

Abrasius de BN

Español

Diamant sintètic

editor — Tue, 07 May 2013 11:24:58 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

100% C

Primeres matèries:

Carboni grafit

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

La forma al·lotròpica estable del carboni, en condicions estàndard, és el grafit i no el diamant. La termodinàmica ens diu que el diamant no és estable, però la cinética de transformació de diamant a grafit és tan lenta que se suposa estable.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

Aspecte facetat, regularitat de morfologia i tamany.

Microscòpia electrònica de rastreig:

Propietats generals

Densitat:

3.20-3.52 g/cm³

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

800-925 GPa

Coeficient de Poisson:

0.20

Resistència mecànica a compressió:

4.5-5.8 GPa

Resistència mecànica a flexió(MPa):

800-1400 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

6.0-10.7 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	Knoop micro	Vickers	Mohs
T_amb	54-84 GPa	95-131 GPa	10

Propietats elèctriques

Constant dielèctrica:

A la temperatura i frequència de:	Constant dielèctrica
298K, 1MHz	5,7

Observacions:

Les propietats depenen fonamentalment del tipus d' impureses i de la seva concentració. Com a semiconductor les energies (eV), poden variar entre:

Tipus II-b (practicament pur, 90-290K), 0,015-0,37

Dopat:

amb B (270-710K), 0,17-0,18

amb Al (270-710K), 0,32

amb Be (270-710K), 0,20-0,35

Propietats tèrmiques

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica	Comentari
T_amb	2000 W/m·K	És fortament anisotròpica i es caracteritza per superficies isotermes elipsoides Fortament influida per la presencia d'impureses.

Propietats químiques

Observacions:

Una important propietat del diamant és la seva resistència a casi totes les formes d’atac químic. El diamant no es atacat pels àcids comuns a les temperatures i pressions empleades normalment als laboratoris químics i es pot rentar amb seguretat amb reactius com l’aigua regia bullent i l’àcid fluorhídric. D’altre banda, el diamant reacciona fàcilment amb àlcalis càustics i amb diverses oxisals. L’oxidació prolongada, condueix a una conversió completa del diamant di diòxid de carboni gasos. L’atac químic es pot donar per reacció amb metalls que formin carburs, com el tungstè i amb aquells que dissolen carboni en estat fos, com els elements del grup del ferro i el platí.

Conformació

Observacions:

Es produeixen diamants sintètics en gran escala sotmetent al grafit a altes pressions (6000 atm) i a temperatures properes a 1000ºC. Altres tècniques es basen en la descomposició del metà a 2000ºC a baixa pressió. Això permet formar pel·lícules de diamant policristal·lí com a recobriment de substrats metàl·lics o ceràmics. Els espessors màxims són de l'ordre del mil·límetre. S'utilitzen en superfícies de broques, encunys, coixinets i engranatges, lents i substrats de dispositius electrònics.

Aplicacions

Imatges:

Descripció:

Imatge de diamants sintètics

Imatges:

Descripció:

Imatge de diamants sintètics

Imatges:

Descripció:

Penetradors

Imatges:

Descripció:

Eines abrasives

Imatges:

Descripció:

El diamant com a abrasiu

Español

Carbur de Silici, SiC

editor — Thu, 02 May 2013 09:06:40 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

SiC

Composició química:

30% C, 70% Si

Primeres matèries:

Òxid de silici i carbó de cok (Procès Acheson) i Policarbosilans

El SiC té tres formes polimòrfiques, cúbica, hexagonal i romboèdrica, amb més de 74 politipus. És un material d'elevada duresa emprat com abrasiu per tallar, molturar o pulir. Refractari amb alta resistència a l'oxidació a temperatures elevades degut a la formació d'una capa de SiO₂que protegeix al material.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

L'estructuta β és una estructura cúbica, el politipus de carbur de silici més simple, la estructura del diamant en que els carbonis alternadament són substituïts per silici. L'estructura α fa referència a totes les altres estructures que presenten tant simetria hexagonal com romboédrica.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Descripció:

Hi han alguns pics corresponents a impureses no identificades.

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

No es detecten altres altres pics corresponents a impureses.

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

Es pot observar l'especte facetat del SiC, no prové de fusió si no de fractura

Propietats generals

Densitat:

3,0 - 3,2 g /cm³

Porositat "Melt flow":

Variable

Observacions:

Les propietats depenen de la temperatura i el temps de transformació

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

420 GPa o 410 GPa (α sintetitzat)

Coeficient de Poisson:

0,19 o 0.14 (α sintetitzat)

Resistència mecànica a compressió:

4600 MPa ( α sintetitzat)

Resistència mecànica a flexió(MPa):

415-450 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

2,3 - 3,5 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	Mohs	Knoop Hardness (100g)
T_amb	9-10	2150-2950 (kg/mm2)

Observacions:

Les propietats depenen de la direcció d'aplicació de la força i de la porositat.

Mòdul de fractura: 450 - 520 MPa ( sintetitzat amb un 5 % de porositat )

La baixa tenacitat a la fractura el fa poc adequat per aplicacions que puguin patir impactes.

Propietats elèctriques

Rigidesa dielèctrica:

A la temperatura de:	Rigidesa dielèctrica
T_amb	325

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	10^-2 (Ωm) (SiC pur és aïllant eléctric)

Observacions:

El carbur de silici es un semiconductor.

Propietats tèrmiques

Temperatura de fusió:

2300 - 2500 ºC "sublima"

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	SiC	SiC (α sinteritzat)
T_amb	4,7x10^-6 (ºC)^-1	4.02x10^-6 (ºC)^-1

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	SiC	SiC (α sinteritzat)
T_amb	90 W/m·K	125,6 W/m·k
200ºC	-	102,6 W/m·k
400ºC	-	77.5 W/m·k

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	SiC
20 - 100ºC	0,92 (J· kg^-1 K^-1·10^-3)

Propietats òptiques

Índex de refracció:

2,65 - 2,7

Observacions:

Es pot preparar en una amplia gama de colors: incolor (α pur/hexagonal), groc (β/cúbic),verd (dopat amb N o P), marró (dopat amb B), blau (dopat amb Al) i negre (dopat amb molt Al)

Propietats tecnològiques

Resistència al desgast:

Molt elevada

Resistència al xoc tèrmic:

Excepcional resistència al xoc tèrmic

Propietats químiques

Observacions:

La següent taula mostra la corrosió en termes generals que pateix el SiC en diferents ambients:

Reactiu(%)	T (ºC)	( mg/cm^{2 .}any)
H₂SO₄ (98%)	100	1,8/55*
NaOH (50%)	100	2,5/≥1000*
KOH (45%)	100	0,2/> 1000*
HF (53%)	25	<0,2/7,9*
HNO₃(70%)	100	<0,2/0,5*
HCl (25%)	25	<0,2/0,9*

Observacion

* Estructura α sinteritzada

** Corrosió en un ambient de desgast per fricció de "pin-on-disk"

Obtenció

Observacions:

Per reaccions químiques:

I) Procés Achenson: reducció de la sílice pura amb carbó d'elevada puresa, a 2400ºC durant 36 hores (SiO2 + C --> α-SiC + CO2)

II) Reacció en fase gaseosa: SiH4 + CH4 --> α-SiC + 4 H2 (a 2400ºC)

--> β-SiC + 4 H2 (a 1500ºC)

Sinterització a 2100ºC de pols submicrométrica en presència de B. Baix cost i alta producció.

Consolidació. Infiltració a 1500ºC de una preforma de C amb SiO2. L'excés de SiO2 omple els poros. Es poden obtenir formes complexes amb tolerància ajustades.

Aplicacions

Observacions:

La seva elevada temperatura de fusió (2500ºC) permet utilitzar-lo com a refractari.

La seva elevada resistència a compressió s'utilitza per components de turbines i motors.

La seva duresa semblant a la del diamant permet utilitzar-lo per desbast.

Imatges:

Descripció:

Imatge de resistències de SiC en un forn

Imatges:

Descripció:

Imatge d'una resistència de SiC d'un forn trencada

Imatges:

Descripció:

Imatge de material de SiC per polir i desvastar

Español