CMEmaterials - Abrasius

Óxido de cerio

editor — Mon, 18 May 2015 10:43:44 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Composición química:

CeO₂

Estructura tipo fluorita

Propiedades generales

Densidad:

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

Observaciones:

Peso molecular: 172.115 g / mol

Propiedades térmicas

Temperatura de fusión:

Aproximadamente 2100ºC

Observaciones:

Temperatura de ebullición: 3500ºC

Propiedades químicas

Observaciones:

Insoluble en agua

Aplicaciones

Observaciones:

Pulido de lentes ópticas y joyas.

Recubrimientos en gafas de sol.

Aleado con el hierro en las piedras de mechero.

Convertidores catalíticos en automoció. Reduce las emisiones de NOx y mejora la conversión de CO a CO₂.

Català

Nitruro de boro (BN)

editor — Sat, 16 May 2015 14:29:39 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Composición química:

50% de B, 50% de N

Estructura del Nitruro de boro

Observaciones: El nitruro de boro, es isoelectrónico con el diamante. Presenta dos formas alotrópicas, hexagonal y cúbica. Comparte con el carbono la capacidad de formar redes moleculares mediante enlaces covalentes estables.

Celda unitaria cúbica. Constante de red: a = 3,615 Å

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Microscopia óptica:

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Distribución irregular heterogénea.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Partículas facetadas, no por cuarteo sino por síntesis.

Propiedades generales

Densidad:

3.49 g/cm^3>

Porosidad "Melt flow":

Porosidad aparente: 2 - 15%

Precio:

24-35 €/kg

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

19-103 GPa

Resistencia mecánica a la compresión:

30-120 MPa. Si se ha obtenido por compresión en caliente puede llegar 500 GPa.

Resistencia mecánica a la tracción:

25 - 43 GPa

Dureza:

A la temperatura de:	Knoop	Mohs	Vickers
T_amb	4700 n/mm²	10	119-131 (300 cuando está obtenido por compresión en caliente.)

Observaciones:

Material duro (isoelectrónico con el diamante y el grafito)

Propiedades eléctricas

Rigidez dieléctrica:

A la temperatura de:	Rigidz dieléctrica
T_amb	374 KV/mm

Resistividad específica:

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

Constante dieléctrica:

A la temperatura de:	Constante dieléctrica
T_amb	4.3

Observaciones:

Resistencia eléctrica: 2 · 10¹⁴ Ω · cm

Resistencia eléctrica a elevada temperatura: 3 · 10¹² Ω · cm

Factor de disipación = 0.000340

GAP = 4.60 eV

Factor disipación: 3.4-4.7 · 10^-4

Propiedades térmicas

Temperatura de fusión:

3027 ºC

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficiente de dilatación térmica lineal
a 20 - 1000 ºC	1.0 - 36 (x 10^-6 K^-1)

Conductividad térmica:

A la temperatura de:	Conductividad térmica
T_amb	20 W/m·K

Capacidad calorífica específica:

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

Observaciones:

Calor de formación: 815 KJ / mol T.

Debye: 1.627 ºC

Punto de sublimación: 2600 - 2800 ºC

Propiedades ópticas

Observaciones:

És opac

Propiedades tecnológicas

Temperatura máxima de utilización:

950 - 2500 ºC

Observaciones:

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.

Propiedades químicas

Resistencia a los ácidos:

Ácidos concentrados: aceptable, ácidos diluidos: muy buena

Resistencia a los álcalis:

Aceptable

Observaciones:

Resistencia química:

ácidos concentrados: aceptable

ácidos diluidos: muy buena

alcalis: aceptable

halógenos: mala

metales: buena

Obtención

Observaciones:

El proceso de obtención puede ser pirolítico en compresión en caliente y suele formarse a partir de fibras, a partir de las cuales se forma el material.

Aplicaciones

Observaciones:

Aislante de componentes, crisoles para metales y termoapares.

Se utiliza como capas protectoras para deposición de CVD.

El nitruro de boro cúbico es el material más duro después del diamante. Puede utilizarse para materiales relativamente blandos (a partir de 50RC) pero tenaces hasta materiales muy duros como aceros de herramientas, aceros especiales, HSS, etc. No se adecuado para materiales amorfos, cerámicas ni para el rectificado de carburos cementados.

Presenta una elevada estabilidad térmica, no presentando oxidación hasta 1400ºC.

Las temperaturas relativamente elevadas durante el rectificado de hierro, níquel y cobalto no atacan al CBN. El calor generado durante el rectificado es absorbido por la muela de CBN pasando al refrigerante y / o la atmósfera.

Imágenes:

Descripción:

Abrasivos de BN

Català

Diamante sintético

editor — Wed, 04 Mar 2015 17:29:03 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Nomenclatura:

100% C

Materias primas:

C, grafito

Diagramas

Diagramas:

Descripción:

La forma alotropica estable del C, en condiciones estándart es el grafito y no el diamante. La termodinámica nos dice que el diamante no es estable, pero la cinñetica de transformación de diamante a grafito es tan lenta que se supone estable.

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Aspecto facetado, regularidad de morfologia y tamaño.

Microscopia electrónica de barrido:

Propiedades generales

Densidad:

3.20-3.52 g/cm³

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

800-925 GPa

Coeficiente de Poisson:

0.20

Resistencia mecánica a la compresión:

4.5-5.8 GPa

Resistencia mecánica a la flexión:

800-1400 MPa

Tenacidad a fractura (KIc):

6.0-10.7 MPa·m^1/2

Dureza:

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

Propiedades eléctricas

Constante dieléctrica:

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

Observaciones:

Las propiedades depeneden fundamentalmente del tipo de impurezas y de su concentración. Como semiconductor las energias (eV), pueden variar entre:

Tipo II-b (practicamente puro, 90-290K), 0,015-0,37

Dopado:

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

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

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

Propiedades térmicas

Conductividad térmica:

A la temperatura de:	Conductividad térmica	Comentario
T_amb	2000 W/m·K	Es muy anisotrópica y se caracteriza por superficies isotermicas elipsoides. Fuertemente influida por la presencia de impurezas.

Propiedades químicas

Observaciones:

Una importante propiedad del diamante es su resistencia a casi todas las formas de ataque químico. El diamante no es atacado por ácidos comunes a las temperaturas y presiones empleadas normalmente en laboratorios químicos y se puede limpar con seguridad con reactivos como agua regia hirviendo y ácido fluorh.idrico. Por otro lado, el diamante reacciona facilmente con ácalis cáusticos y con diferentes oxisales. La oxidación prolongada conduce a la conversión completa del diamante en diòxido de C gas. El ataque químico se puede dar por reacción con metales que formen carburos, como el W y con aquellos que disuelven C en estado fundido, como elementos del grupo del hierro y el platino.

Conformación

Observaciones:

Se producen diamantes sintéticos a gran escala sometiendo el grafito a altas presiones (6000 atm) y a temperaturas cercanas a los 1000ºC. Otras tecnicas se basan en la descomposición de metano a 2000ºC a baja presion. Esto permite formar peliculas de diamante policristalino como recubrimiento en substratos tanto metálicos como cerámicos. Los espesores máximos son del orden del mm. Se utiliza en superficies de brocas, cojinetes y engranajes, en lentes y substratos para dispositivos electrónicos.

Aplicaciones

Imágenes:

Descripción:

Imagen de diamantes sintéticos

Imágenes:

Descripción:

Imagen de diamantes sintéticos

Imágenes:

Descripción:

Penetradores

Imágenes:

Descripción:

Herramientas abrasivas

Imágenes:

Descripción:

En abrasivos

Català

Carburo de Silicio, SiC

editor — Thu, 26 Feb 2015 16:02:11 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Nomenclatura:

SiC

Composición química:

30% C, 70% Si

Materias primas:

Óxid de silicio y carbnó de cok (Proceso Acheson) y Policarbosilanos

El SiC tiene tres polimorfismos cúbica, hexagonal y romboédrica, amb més de 74 politipos. Es un material de elevada dureza utilizado como abrasivo para cortar, molturar o pulir. Refractario con alta resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas debido a la formación de una capa de SiO₂que protege el material.

Diagramas

Diagramas:

Descripción:

La estructuta β es una estructura cúbica, el politipo de carburo de silicio más simple, la estructura del diamant en que los C son substituidos alternativamente por silicio. La estructura α hace referencia a todas las estructuras que presentan tanto simetria hexagonal com romboédrica.

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Descripción:

Hay algunos picos debidos a impurezas no identificadas.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

No se detectan otros picos debidos a impurezas.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Se puede observar el aspecto facetado del SiC, esto no es debido a procesos de fusión, es debido a la fractura.

Propiedades generales

Densidad:

3,0 - 3,2 g /cm³

Porosidad "Melt flow":

Variable

Observaciones:

Las propiedades dependen de la temperatura y del tiempo de transformación.

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

420 GPa o 410 GPa (α sintetitzado)

Coeficiente de Poisson:

0,19 o 0.14 (α sintetitzado)

Resistencia mecánica a la compresión:

4600 MPa ( α sintetitzado)

Resistencia mecánica a la flexión:

415-450 MPa

Tenacidad a fractura (KIc):

2,3 - 3,5 MPa·m^1/2

Dureza:

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

Observaciones:

Las propiedades dependen de la dirección de aplicación de la fuerza (Anisotropía) y de la porosidad.

Módulo de fractura 450 - 520 MPa ( sintetitzado con un 5 % de porosidad )

La baja tenacidad a la fractura lo hace poco adecuado para aplicaciones donde pueda recibir impactos.

Propiedades eléctricas

Rigidez dieléctrica:

A la temperatura de:	Rigidez dieléctrica
T_amb	325

Resistividad específica:

A la temperatura de:	Resistividad especifica
T_amb	10^-2 (Ωm) (SiC puro es un aislante eléctrico)

Observaciones:

El carburo de silicio es un semiconductor.

Propiedades térmicas

Temperatura de fusión:

2300 - 2500 ºC "sublima"

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

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

Conductividad térmica:

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

Capacidad calorífica específica:

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

Propiedades ópticas

Índex de refracció:

2,65 - 2,7

Observaciones:

Se puede preparar en una amplia gama de colores: incoloro (α pur/hexagonal), amarillo (β/cúbico),verde (dopado con N o P), marrón (dopado con B), azul (dopado con Al) y negro (dopado con grandes cantidades de Al)

Propiedades tecnológicas

Resistencia al desgaste:

Muy elevada

Observaciones:

Elevada resistencia al choque térmico.

Propiedades químicas

Observaciones:

La siguiente tabla muestra la corrosión sufrida por el SiC en diferentes ambientes:

Reactivo(%)	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*

Observaciones

* Estructura α sinterizada

** Corrosión en un ambiente de desgaste por fricción de "pin-on-disk"

Obtención

Observaciones:

Por reacciones quimicas:

I) Proceso Achenson: reducción de la sílice pura con carbón de elevada pureza, a 2400ºC durante 36 horas (SiO2 + C --> α-SiC + CO2)

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

--> β-SiC + 4 H2 (a 1500ºC)

Sinteritzación a 2100ºC de povo submicrométrico en presencia de B. Bajo coste y elevada producción.

Consolidación. Infiltración a 1500ºC de una preforma de C con SiO2. El exceso de SiO2 llena los poros. Se pueden obtener formas complejas con tolerancias ajustadas.

Aplicaciones

Observaciones:

Su elevada temperatura de fusión (2500ºC) permito utilizarlo como refractario.

Su elevada resistencia a compresión le permite ser utilizado en algunos componentes de turbinas y motores.

Su dureza cercana a la del diamante permite utilizarlo para desbastar.

Imágenes:

Descripción:

Imagen de las resistencias de SiC en un horno

Imágenes:

Descripción:

Imagen de una resistencia de SiC de un horno, rota

Imágenes:

Descripción:

Imagen de material de SiC para pulir y desbastar.

Català