El carburo de silicio es muy raro en la naturaleza; casi todo el carburo de silicio usado en chorreado, lijas y rectificado se fabrica de forma sintética. La producción sigue basándose en el horno Acheson, desarrollado a finales del siglo XIX. En esta entrada explicamos cómo se fabrica el carburo de silicio, paso a paso desde la materia prima hasta el grano abrasivo cribado. Para conocer sus propiedades, consulte qué es el carburo de silicio.
Materias primas: arena de sílice y carbono
El carburo de silicio tiene dos materias primas principales:
- Arena de sílice: la arena de cuarzo de alta pureza aporta el silicio.
- Fuente de carbono: normalmente coque de petróleo; aporta el carbono.
- Aditivos: algunos fabricantes añaden otros materiales para mejorar la permeabilidad de la mezcla a los gases o eliminar impurezas.
La pureza de las materias primas influye directamente en el color y la pureza del carburo de silicio. La mezcla se prepara en proporciones determinadas y se carga en el horno.
Una ventaja de la fabricación sintética es que la calidad puede controlarse. Si se mantienen la proporción de materias primas, el ciclo del horno y el cuidado en la selección, se obtiene un grano de propiedades similares de un lote a otro. Para los talleres de chorreado esto significa resultados constantes con los mismos ajustes y un consumo de abrasivo más previsible.
¿Cómo funciona el horno Acheson?
El horno Acheson es un horno de resistencia. En el centro se coloca un núcleo de grafito entre dos electrodos y la mezcla se amontona a su alrededor. Al pasar una corriente elevada, el núcleo se calienta por resistencia y lleva la mezcla circundante a temperaturas muy altas. A esa temperatura la sílice y el carbono reaccionan y se forman cristales de carburo de silicio, con desprendimiento de monóxido de carbono.
Un ciclo de producción dura mucho tiempo, y el horno también necesita tiempo para enfriarse. Para la historia y el funcionamiento del método, consulte el artículo de Wikipedia sobre el Acheson process (en inglés).
Apertura del horno y zonas cristalinas
Al desmontar el horno ya frío se distinguen capas alrededor del núcleo de grafito:
- Zona más cercana al núcleo: aquí se forman los cristales más grandes y puros; es la fuente principal para fabricar abrasivo.
- Zona intermedia: cristales más pequeños y material de menor pureza; suele clasificarse en otras calidades.
- Capa exterior: mezcla que no ha reaccionado del todo; a menudo se reutiliza en la siguiente carga.
Estas zonas se separan a mano o mecánicamente. El cuidado en la selección es uno de los pasos que determinan la pureza y la calidad del grano final.
Triturado, lavado y cribado
Los bloques seleccionados se trituran paso a paso. El carburo de silicio es muy duro y frágil; al triturarlo da granos angulares de aristas vivas. Nuestra página de producto describe la forma del carburo de silicio negro como "angular y afilada" e indica una dureza de 9–9,5 en la escala de Mohs.
- Triturado y molienda: se lleva el grano al rango de tamaño deseado.
- Lavado y limpieza química: se eliminan el carbono libre, la sílice y las impurezas metálicas.
- Separación magnética: se retiran las partículas de hierro de las trituradoras.
- Cribado: los granos se clasifican según los números de macrograno FEPA; nuestra página de producto indica, por ejemplo, 212–300 µm para F60 y 45–75 µm para F220.
Explicamos la lógica general de elección del número de grano en nuestra guía de tamaño de grano.
Por qué se separan el carburo de silicio negro y el verde
Ambos se fabrican con el mismo método básico; la diferencia viene de la pureza de las materias primas y de las condiciones del horno. El fabricado con materias primas más puras es verde y de mayor pureza; el negro contiene más impurezas y tiene una estructura algo más tenaz. Como abrasivo de chorreado, nuestra gama incluye el carburo de silicio negro. Tratamos la diferencia de uso en qué es el carburo de silicio.
Cómo influye la fabricación en el chorreado
El proceso de fabricación determina varias propiedades que se notan al chorrear:
- Filo: los granos angulares cortan rápido las superficies duras; al romperse con el uso forman nuevas aristas.
- Pureza: un producto bien seleccionado y lavado tiene poco carbono libre y poco polvo; la superficie queda más limpia.
- Distribución de tamaños: un cribado correcto da un perfil más uniforme.
Puede leer cómo se usa el carburo de silicio en vidrio, piedra, cerámica y metales duros en usos del carburo de silicio, y su dureza comparada con el óxido de aluminio en dureza del óxido de aluminio.
Preguntas frecuentes
¿El carburo de silicio es natural o sintético?
Como es muy raro en la naturaleza, casi todo el carburo de silicio industrial es sintético. Se fabrica haciendo reaccionar arena de sílice con una fuente de carbono, como el coque de petróleo, en un horno eléctrico de resistencia.
¿Qué es el horno Acheson?
Un horno de resistencia con un núcleo de grafito entre dos electrodos en el centro. La corriente que pasa por el núcleo calienta la mezcla de sílice y carbono y forma cristales de carburo de silicio.
¿Por qué el carburo de silicio se rompe con aristas tan vivas?
Es un material muy duro y frágil. Al triturarlo y al usarlo en el chorreado se rompe en fragmentos de aristas vivas, lo que permite cortar rápido las superficies duras.
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