El error más común al comprar "polvo de SiC redondo" es suponer que esférico significa una sola y misma cosa. En realidad, los polvos de SiC que parecen redondos se dividen en al menos dos categorías, con principios de fabricación, precios y aplicaciones completamente distintos. La conclusión: el polvo de SiC debe clasificarse en tres tipos —angular triturado, gránulo secado por aspersión y esferoidizado por plasma— y el meollo de la verificación del proveedor no es "¿es esférico?", sino "¿es un gránulo secado por aspersión o una perla de plasma?".
Tres grados de polvo de SiC
| Grado | Proceso | Morfología | Precio aproximado | Uso principal |
|---|---|---|---|---|
| ① Triturado (angular) | Molienda + tamizado | Angular afilado | ~$2–3/kg | Abrasivos |
| ② Gránulo secado por aspersión | Finos + aglutinante + aditivos de sinterización, secado por aspersión | Esférico poroso (con hoyuelo) | $5–15/kg | Sinterización por prensado |
| ③ Esferoidizado por plasma | Redondeo por plasma en una ventana térmica estrecha | Perlas verdaderas densas | Decenas de $/kg y más | Proyección térmica, impresión 3D (AM) |
De estos, los grados que se compran habitualmente como materia prima para prensado y sinterización se sitúan ahora en dos líneas separadas: los gránulos listos para prensar a 60–90 µm, listados con su densidad aparente en nuestra página de gránulos de SiC secados por atomización, y los finos de sinterización submicrónicos —el corte W0.5— en nuestra página de micropolvo de SiC verde, donde figuran también los grados de pulido y el tamaño se enuncia por norma en lugar de un número de grano a secas, ya que JIS, FEPA y el grado chino W ponen dígitos similares sobre polvos materialmente distintos.
① Polvo triturado (angular)
La forma más básica. Se obtiene moliendo bloques de SiC y clasificando por tamiz. La morfología es afilada y angular, y se usa principalmente como abrasivo. Aquí conviene corregir un error: angular no significa baja calidad. La morfología (angular vs esférico) y la pureza (contenido de impurezas) son ejes independientes. El polvo angular puede ser de alta pureza. La verdadera debilidad del polvo angular no es la pureza, sino la fluidez: las partículas angulares se entrelazan, fluyen mal y no llenan el molde de prensado de forma uniforme, creando variación de densidad en el cuerpo en verde.
② Gránulo secado por aspersión (RTP, Ready-to-Press)
Este es el grado usado para el conformado por sinterización a presión. Una suspensión de SiC fino (submicrónico) mezclado con aglutinante y aditivos de sinterización (carbono, B₄C y similares) se seca por aspersión, y a medida que las pequeñas gotas se secan forman gránulos esféricos porosos. Estos gránulos parecen redondos, pero no son perlas macizas: son aglomerados porosos de finos unidos entre sí.
La marca más reconocible de un gránulo secado por aspersión es un hoyuelo en la superficie: durante el secado de la gota, la superficie se colapsa hacia dentro, dejando una depresión en forma de rosquilla. Lea esa prueba en un solo sentido. Un hoyuelo bajo el SEM es una evidencia sólida de secado por aspersión, pero su ausencia no es evidencia en contra: la formación del hoyuelo depende de la carga de sólidos y de la velocidad de secado, y un gránulo denso y secado rápido puede salir liso. En la práctica, estos gránulos están diseñados para triturarse durante el conformado por prensado, y el aglutinante que se mezcló se elimina por descomposición térmica durante la sinterización. Detectar una composición rica en carbono o B₄C es una señal normal de una formulación de aditivos de sinterización para sinterización sin presión.
③ Polvo esferoidizado por plasma
El grado más caro, y el que con más frecuencia se describe mal. El SiC no tiene líquido estable a presión atmosférica: calentado lo suficiente se descompone en lugar de fundirse, peritécticamente en un líquido rico en silicio y vapor más carbono libre, en la región de 2500–2800 °C. Así que la esferoidización por plasma no es "fundir y resolidificar". La ruta depende en cambio de una capa fina y transitoria rica en silicio en la superficie de la partícula, a la que la tensión superficial puede redondear, lo que significa que opera dentro de una ventana térmica estrecha: con poca energía la partícula sigue siendo angular; con demasiada, pierde silicio hacia la fase gaseosa. Cierta pérdida de silicio y un desplazamiento de la estequiometría superficial son, por tanto, consecuencias normales de la ruta y no defectos, lo que hace razonable pedir al proveedor que reporte la composición superficial (carbono libre, silicio libre, relación Si/C superficial), en particular si las perlas van destinadas a un recubrimiento o a una fabricación donde la química de superficie gobierna la adhesión. Lo que la ruta sí entrega son perlas densas con casi ningún vacío interno, a diferencia de los gránulos porosos. Su excelente fluidez y densidad de empaquetamiento las convierte en materia prima para recubrimiento por proyección térmica e impresión 3D de metales (fabricación aditiva, AM). El precio asciende a decenas de dólares por kilogramo y más.
Por qué importa la distinción
Incluso entre "polvos de SiC redondos", un desajuste en la aplicación hace fracasar un proceso. Introducir perlas de plasma en una línea de sinterización por prensado da un comportamiento de conformado y sinterización distinto; a la inversa, un gránulo de conformado en verde para prensado introducido en una línea de proyección térmica o AM tiende a desintegrarse durante la manipulación y la inyección en lugar de llegar intacto. La propiedad descalificadora ahí es la triturabilidad, no el secado por aspersión como tal: los polvos de proyección térmica aglomerados y sinterizados (A&S) se secan por aspersión y después se sinterizan hasta darles resistencia, y el YSZ A&S es una materia prima estándar para recubrimientos de barrera térmica. Así que, para un polvo redondo destinado a una cabina de proyección, la pregunta no es si se secó por aspersión, sino si después se sinterizó hasta adquirir resistencia. En particular, algunos productos vendidos con el nombre de "gránulo" en el mercado son en realidad más cercanos a polvo angular triturado, y son difíciles de distinguir solo a partir de fotos o a simple vista. Ese problema de identificación se examina con un caso real en Metodología de verificación de calidad de polvos.