Il carburo di silicio nero trova impiego negli adesivi conduttivi e nei rivestimenti di schermatura elettromagnetica.
Il carburo di silicio nero, grazie alle sue proprietà semiconduttrici (resistività controllabile), alla buona conduttività termica, all’elevata resistenza alle alte temperature, all’usura, agli acidi e agli alcali, e al costo nettamente inferiore rispetto a polvere d’argento, polvere di nichel e nanotubi di carbonio, è ampiamente utilizzato come riempitivo funzionale composito in adesivi conduttivi a bassa e media conduttività, adesivi termicamente ed elettricamente conduttivi e rivestimenti di schermatura elettromagnetica EMI per applicazioni industriali. Non può essere utilizzato da solo per schermature ad alta conduttività e viene solitamente miscelato con nerofumo, grafite e polveri metalliche, evidenziando i quattro vantaggi in uno di “conduttività + conduttività termica + resistenza all’usura + resistenza alla corrosione e alle alte temperature”. È adatto per applicazioni nel settore automobilistico, nel controllo industriale, nell’elettronica ad alta temperatura e nei sistemi di accumulo di energia. Il carburo di silicio verde, a causa del suo elevato potere isolante, è completamente inadatto a queste applicazioni.
I. Applicazione di micropolveri di carburo di silicio nero negli adesivi conduttivi
Le matrici adesive conduttive sono composte principalmente da resina epossidica, silicone e poliuretano. Il carburo di silicio nero si suddivide in due tipologie principali: a singolo riempitivo (antistatico) e a riempitivo composito (conduttivo/schermante). Queste vengono ulteriormente classificate in base ai loro scenari di applicazione:
(I) Adesivo conduttivo antistatico
Adatto per: Incollaggio di componenti che richiedono scariche elettrostatiche e non adatti al cortocircuito completo, inclusi moduli di batterie al litio, montaggio di PCB, incollaggio di alloggiamenti antistatici, scatole di giunzione fotovoltaiche e moduli di controllo industriali infiammabili/esplosivi.
Principali vantaggi:
1. Strato adesivo termicamente conduttivo, che favorisce la dissipazione del calore durante l’incollaggio di componenti che generano calore;
2. Resistente agli elettroliti e all’umidità, previene la corrosione dell’elettrolita e il cedimento durante l’incollaggio all’interno dei pacchi batteria;
3. Resistente all’usura e alle vibrazioni, mantiene la conduttività e previene la polverizzazione anche in ambienti veicolari accidentati.
(II) Scenari di adesivi termicamente conduttivi e conduttivi
: Incollaggio di moduli IGBT, dispositivi di alimentazione per colonnine di ricarica, inverter, alimentatori per veicoli e componenti di potenza fotovoltaica, che richiedono messa a terra conduttiva e rapida dissipazione del calore.
Caratteristiche: Prestazioni di incollaggio inalterate ad alte temperature (180℃ a lungo termine), senza attenuazione della conduttività e della conduttività termica; a differenza dell’adesivo all’argento, che è estremamente costoso, adatto alla produzione di massa di dispositivi di potenza industriali. (III) Sigillante conduttivo ad alta temperatura: adesivo conduttivo organosilicico riempito con carburo di silicio nero, utilizzato per sigillare e incollare elementi riscaldanti ad alta temperatura e giunzioni di cablaggi ad alta temperatura: conduttività stabile a 200~400℃; i riempitivi metallici si ossidano e si deteriorano ad alte temperature, mentre il carburo di silicio nero non si ossida; resistente ai gas di scarico ad alta temperatura e alla corrosione volatile di acidi/alcali, combinando sigillatura, conduttività e resistenza al calore.
(IV) Adesivo conduttivo flessibile: adesivo conduttivo flessibile a base di poliuretano con aggiunta di polvere ultrafine di carburo di silicio nero (3000~5000 mesh), utilizzato per incollare guaine di cavi antistatici e giunti di tubi flessibili in gomma antistatici. Lo strato adesivo non si crepa quando viene piegato e il percorso conduttivo rimane invariato anche in seguito a ripetute deformazioni; resistente all’olio e all’invecchiamento.
II. Applicazione della micropolvera di carburo di silicio nero nei rivestimenti di schermatura elettromagnetica (EMI) I rivestimenti
di schermatura elettromagnetica si basano sulla perdita di conduttività, sulla perdita di polarizzazione dielettrica e sulle riflessioni multiple per assorbire e attenuare le onde elettromagnetiche. Il SiC nero è raramente utilizzato da solo per un’elevata schermatura; viene utilizzato principalmente in combinazione con nerofumo, polvere di ferro carbonilico e polvere di nichel, ed è suddiviso in tre categorie: schermatura per il controllo industriale civile, schermatura per alte temperature e schermatura compatibile con l’assorbimento di microonde.
(I) Rivestimenti di schermatura elettromagnetica industriale generale (alloggiamenti per apparecchiature, chassis, quadri elettrici di controllo)
Adatti per: convertitori di frequenza, chassis per server, router industriali, alloggiamenti per colonnine di ricarica, apparecchiature di sicurezza, schermatura da interferenze a radiofrequenza da 300 MHz a 10 GHz.
(II) Rivestimenti di schermatura elettromagnetica ad alta temperatura (controllo industriale ad alta temperatura, aeromobili, controllo elettrico metallurgico)
I riempitivi metallici ordinari (alluminio, nichel) si ossidano al di sopra dei 200℃, causando un rapido deterioramento della schermatura; i sistemi resistenti alle alte temperature in carburo di silicio nero sono adatti per condizioni operative di 200~450℃.
(III) Rivestimenti schermanti assorbenti (Radar, apparecchiature RF, schermatura ad assorbimento) La schermatura convenzionale si basa sulla riflessione delle onde elettromagnetiche, che può facilmente causare interferenze secondarie. Il carburo di silicio nero combinato con ferrite e polvere di ferro carbonilico crea un rivestimento schermante assorbente in cui le onde elettromagnetiche vengono assorbite dalle perdite dielettriche e magnetiche all’interno del rivestimento, con conseguente riflessione estremamente bassa.
(IV) Rivestimenti antistatici schermanti due in uno (officine infiammabili ed esplosive, impianti di batterie al litio) Questi rivestimenti devono sia schermare gli strumenti di precisione dalle interferenze elettromagnetiche esterne, sia scaricare l’elettricità statica per prevenire le esplosioni. Il controllo preciso del contenuto di riempitivo di carburo di silicio nero si traduce in un rivestimento ad alta impedenza: previene l’accumulo di elettricità statica ed evita la piena conduttività che potrebbe causare cortocircuiti e scintille. Combinati con una piccola quantità di nerofumo per una messa a punto precisa della schermatura, questi rivestimenti sono comunemente utilizzati nelle linee di produzione di batterie al litio e nelle sale strumentazione chimica.
(V) Scenari di schermatura specializzati
1. Rivestimento di schermatura anticorrosione per condotte: il SiC nero scherma le correnti vaganti sulla parete interna delle condotte che trasportano sostanze chimiche, resistendo al contempo alla corrosione da acidi e alcali e prevenendo la corrosione elettrochimica delle condotte;
2. Vernice schermante per inverter fotovoltaici: combina schermatura, dissipazione del calore e resistenza ai raggi UV, risolvendo il problema dell’accumulo di calore negli inverter sigillati;
3. Rivestimento di schermatura del cavo: rivestimento superficiale del cavo estruso, flessibile e resistente alla flessione, adatto agli agenti atmosferici esterni.
III. Principali differenze tra carburo di silicio verde e carburo di silicio nero: Il carburo di silicio verde ha una purezza e una resistività estremamente elevate ed è un materiale di riempimento isolante; è completamente inadatto per adesivi conduttivi o schermatura elettromagnetica. Il carburo di silicio nero ottiene la sua conduttività semiconduttrice grazie a impurità naturali ed è l’unico tipo di carburo di silicio adatto per la schermatura conduttiva; non devono essere utilizzati in modo intercambiabile.