Mecanizado CNC de SiC para la fabricación de diseños complejos

La búsqueda incesante del rendimiento y la eficiencia en las industrias avanzadas exige materiales que puedan soportar condiciones extremas. El carburo de silicio (SiC) se ha convertido en un líder, ya que ofrece una dureza, conductividad térmica e inercia química excepcionales. Sin embargo, aprovechar estas propiedades para componentes intrincados requiere técnicas de fabricación sofisticadas. Aquí es donde el mecanizado CNC (control numérico por computadora) de carburo de silicio se vuelve indispensable, lo que permite la creación de geometrías complejas con alta precisión. Esta publicación profundiza en el mundo del mecanizado CNC de SiC, explorando sus aplicaciones, ventajas, consideraciones de diseño y cómo asociarse con el proveedor adecuado para sus necesidades de componentes de SiC personalizados.

Introducción: Productos de SiC personalizados y aplicaciones de alto rendimiento

Los productos de carburo de silicio personalizados son componentes diseñados y fabricados específicamente a partir de SiC para satisfacer las demandas operativas únicas en aplicaciones industriales de alto rendimiento. A diferencia de las piezas estándar, los componentes de SiC personalizados se adaptan en términos de geometría, grado de material, acabado superficial y tolerancias dimensionales para ofrecer un rendimiento óptimo en entornos donde los materiales convencionales fallan. Su función esencial se deriva de las propiedades intrínsecas del SiC: dureza extrema (solo superada por el diamante), alta conductividad térmica, baja expansión térmica, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, y estabilidad a altas temperaturas (hasta 1650 °C o superior, según el grado).

Industrias como la fabricación de semiconductores, la aeroespacial, la energía y el procesamiento químico confían en estas piezas de SiC personalizadas para aplicaciones críticas como mandriles de obleas, espejos, intercambiadores de calor, sellos de bombas, boquillas y componentes de hornos. La capacidad de mecanizar con precisión el SiC en formas complejas mediante el mecanizado CNC abre nuevas posibilidades de innovación, lo que permite a los ingenieros diseñar componentes que antes eran imposibles de fabricar, lo que empuja los límites de la tecnología y la eficiencia. A medida que los diseños se vuelven más intrincados y los requisitos de rendimiento más estrictos, la demanda de expertos servicios de mecanizado CNC de SiC sigue creciendo, lo que lo convierte en una piedra angular de la fabricación moderna de materiales avanzados.

Aplicaciones principales: Piezas mecanizadas con CNC de SiC en todas las industrias

La versatilidad y las propiedades superiores del carburo de silicio mecanizado con CNC lo convierten en un material preferido en una multitud de sectores exigentes. Su capacidad para ser moldeado en diseños complejos con tolerancias ajustadas permite soluciones innovadoras donde otros materiales alcanzan sus límites.

• Fabricación de semiconductores: El SiC es crucial para componentes como mandriles electrostáticos (E-chucks), sistemas de manipulación de obleas, anillos de enfoque, cabezales de ducha y anillos CMP (planificación químico-mecánica). El mecanizado CNC garantiza la alta pureza, la estabilidad dimensional y la resistencia a la erosión por plasma requerida en estas aplicaciones.
• Aeroespacial y Defensa: Se utiliza para espejos ligeros y de alta rigidez, bancos ópticos, radomos de misiles, componentes de propulsores y piezas resistentes al desgaste en aeronaves y naves espaciales. La capacidad de mecanizar formas aerodinámicas complejas y estructuras internas intrincadas es clave.
• Electrónica de potencia: El SiC es un material semiconductor de banda ancha líder. El mecanizado CNC se utiliza para producir sustratos de alta precisión, disipadores de calor y componentes de embalaje para módulos de potencia, inversores y convertidores, lo que permite una mayor densidad de potencia y eficiencia.
• Hornos de alta temperatura y tratamiento térmico: Los componentes como vigas, rodillos, tubos de protección de termopares, boquillas de quemadores y mobiliario de hornos se benefician de la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al choque térmico del SiC. El mecanizado CNC permite diseños optimizados para la distribución del calor y la integridad estructural.
• Automoción: Los componentes de SiC se están utilizando en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos (EV), los sistemas de frenado (discos de freno cerámicos) y las piezas de desgaste en motores y transmisiones. El mecanizado de precisión es esencial para estas aplicaciones de alta fiabilidad.
• Procesamiento químico: Los sellos, cojinetes, ejes de bombas, componentes de válvulas y revestimientos de reactores hechos de SiC ofrecen una resistencia excepcional a los productos químicos corrosivos y los lodos abrasivos. El mecanizado CNC facilita la creación de vías fluidas complejas y superficies de sellado.
• Energía renovable: Los componentes de las centrales termosolares y las turbinas eólicas, como los cojinetes y los sellos, pueden beneficiarse de la durabilidad del SiC.
• Metalurgia: Los crisoles, los componentes de fundición y las vainas de termopares requieren la estabilidad a alta temperatura y la resistencia a los metales fundidos del SiC.
• Fabricación de LED: Los susceptores y los soportes para los reactores MOCVD utilizados en la producción de LED a menudo están hechos de SiC de alta pureza, lo que exige un mecanizado de precisión.
• Maquinaria industrial: Los ejes de precisión, los cojinetes, las boquillas para el corte por chorro de agua abrasivo y los revestimientos de desgaste en maquinaria pesada aprovechan la dureza y la resistencia al desgaste del SiC.

La siguiente tabla destaca algunas industrias clave y los componentes de SiC mecanizados con CNC específicos que utilizan:

Industria	Componentes de SiC mecanizados por CNC comunes	Propiedades clave del SiC
Semiconductor	Mandriles para obleas, anillos de enfoque, cabezales de ducha, anillos de borde	Alta pureza, resistencia al plasma, conductividad térmica, rigidez
Aeroespacial	Espejos, sistemas ópticos, radomos, boquillas de propulsores	Ligereza, alta rigidez, estabilidad térmica, resistencia al desgaste
Electrónica de potencia	Sustratos, disipadores de calor, encapsulado de módulos	Alta conductividad térmica, aislamiento eléctrico (para algunos grados), funcionamiento a alta temperatura
Automoción (VE, Rendimiento)	Componentes de módulos de potencia, discos de freno, piezas de desgaste	Gestión térmica, resistencia al desgaste, ligereza
Procesado químico	Juntas mecánicas, componentes de bombas, asientos de válvulas, boquillas	Inercia química, resistencia al desgaste, alta dureza
Hornos de alta temperatura	Vigas, rodillos, tubos, boquillas de quemadores	Resistencia a altas temperaturas, resistencia al choque térmico, resistencia a la oxidación

¿Por qué elegir carburo de silicio mecanizado con CNC personalizado?

Optar por componentes de carburo de silicio mecanizados con CNC a medida ofrece una ventaja competitiva significativa cuando las piezas estándar no pueden satisfacer las rigurosas exigencias de las aplicaciones avanzadas. Los beneficios clave se derivan de la combinación de las excepcionales propiedades del material SiC y la precisión del mecanizado CNC:

• Geometrías complejas y diseños intrincados: El mecanizado CNC permite la creación de formas muy complejas, características internas, paredes delgadas y contornos precisos que son imposibles o económicamente inviables con las técnicas tradicionales de conformado de cerámica. Esta libertad de diseño es fundamental para optimizar el rendimiento de los componentes, reducir el tamaño y el peso e integrar múltiples funcionalidades en una sola pieza.
• Gestión térmica superior: La alta conductividad térmica del SiC permite una disipación eficiente del calor. El mecanizado CNC a medida puede crear intrincados canales de refrigeración o geometrías de dispersión de calor optimizadas, cruciales para aplicaciones en electrónica de potencia, óptica de alta potencia y equipos de procesamiento de semiconductores.
• Resistencia excepcional al desgaste: El carburo de silicio es uno de los materiales comercialmente disponibles más duros. El mecanizado CNC puede producir piezas con superficies extremadamente lisas y perfiles precisos, lo que mejora su vida útil en entornos abrasivos o de alta fricción, como juntas, cojinetes y boquillas.
• Excelente inercia química y resistencia a la corrosión: El SiC resiste una amplia gama de ácidos, álcalis y sales fundidas. Los componentes mecanizados a medida pueden diseñarse para maximizar la integridad de la superficie y minimizar los posibles puntos de ataque químico, lo que prolonga la vida útil de un componente en entornos químicos agresivos comunes en las industrias de procesamiento químico y petróleo y gas.
• Estabilidad dimensional a altas temperaturas: El SiC mantiene su resistencia y forma a temperaturas elevadas. El mecanizado CNC garantiza que los componentes para hornos, turbinas o aplicaciones aeroespaciales se fabriquen con dimensiones precisas que permanecen estables bajo cargas térmicas extremas.
• Rendimiento a medida: La personalización permite la selección de grados específicos de SiC (por ejemplo, SSiC, RBSiC) y acabados superficiales que se adapten mejor a las exigencias mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas únicas de la aplicación. Esto garantiza un rendimiento y una longevidad óptimos.
• Creación rápida de prototipos e iteración: El mecanizado CNC es muy adecuado para la producción de prototipos y tiradas de producción de pequeñas a medianas. Esto permite a los ingenieros probar e iterar rápidamente los diseños de piezas complejas de SiC, lo que acelera el ciclo de desarrollo de nuevas tecnologías.
• Alta precisión y repetibilidad: Los centros de mecanizado CNC modernos pueden lograr tolerancias muy ajustadas (a menudo en el rango de micras) y una excelente repetibilidad, lo que garantiza que cada pieza de SiC personalizada cumpla con las especificaciones exactas requeridas para aplicaciones críticas.

Al elegir el carburo de silicio mecanizado con CNC a medida, las empresas pueden superar las limitaciones de los materiales, mejorar el rendimiento de los productos e impulsar la innovación en sus respectivos campos. Es una inversión en fiabilidad, eficiencia y capacidad de vanguardia.

Grados y composiciones de SiC recomendados para el mecanizado CNC

La selección del grado adecuado de carburo de silicio es primordial para el mecanizado CNC exitoso y para lograr el rendimiento deseado para el uso final. Los diferentes grados de SiC ofrecen propiedades, características de mecanizado y perfiles de costes variables. Estos son algunos de los grados mecanizados con CNC más comunes:

• Carburo de silicio sinterizado (SSiC):
  • Composición: Producido mediante la sinterización de polvo fino de SiC a altas temperaturas (a menudo >2000 °C), a veces con ayudas de sinterización sin óxido. Da como resultado un material de SiC denso y de una sola fase (normalmente >98% SiC).
  • Propiedades: Excelente resistencia al desgaste, alta resistencia, excepcional resistencia a la corrosión, buena resistencia al choque térmico y mantiene la resistencia a temperaturas muy altas. Alta pureza.
  • Mecanizabilidad CNC: Debido a su extrema dureza y densidad, el SSiC es difícil de mecanizar. Requiere herramientas de diamante, configuraciones de máquinas rígidas y parámetros de mecanizado optimizados. El mecanizado suele realizarse en el estado "verde" o "bizcocho" si es posible, seguido de la sinterización y, a continuación, la rectificación de diamante de precisión para las tolerancias finales. El mecanizado CNC directo de SSiC totalmente sinterizado es un proceso muy especializado.
  • Aplicaciones comunes: Juntas mecánicas, cojinetes, componentes de bombas, boquillas, piezas de equipos de semiconductores, blindaje.
• Carburo de silicio ligado por reacción (RBSiC o SiSiC):
  • Composición: Una mezcla de partículas de SiC y carbono se infiltra con silicio fundido. El silicio reacciona con el carbono para formar SiC adicional, que une las partículas iniciales de SiC. Contiene silicio libre (normalmente 8-20%).
  • Propiedades: Buena resistencia al desgaste, alta conductividad térmica (debido al silicio libre), excelente resistencia al choque térmico y buena resistencia. Se puede formar en formas complejas más fácilmente que el SSiC antes de la cocción.
  • Mecanizabilidad CNC: Más fácil de mecanizar que el SSiC debido a la presencia de silicio libre, aunque sigue requiriendo herramientas de diamante. El silicio libre puede grabarse selectivamente si se necesita una superficie de SiC pura para ciertas aplicaciones químicas. Los diseños complejos pueden tener una forma casi neta y, a continuación, rectificarse con CNC de precisión.
  • Aplicaciones comunes: Mobiliario de horno (vigas, rodillos), intercambiadores de calor, revestimientos de desgaste, componentes de bombas, componentes estructurales grandes.
• Carburo de silicio ligado a nitruro (NBSC):
  • Composición: Granos de SiC unidos por una fase de nitruro de silicio (Si3N4).
  • Propiedades: Buena resistencia al choque térmico, buena resistencia a la abrasión y buena resistencia a los metales no férreos fundidos. Generalmente de menor coste que el SSiC o el RBSiC.
  • Mecanizabilidad CNC: Moderadamente difícil; requiere herramientas de diamante. Las estrategias de mecanizado son similares a las de otras cerámicas duras.
  • Aplicaciones comunes: Revestimientos de hornos, tubos de protección de termopares, componentes para las industrias del aluminio y el cobre.
• Carburo de silicio depositado por vapor químico (CVD):
  • Composición: SiC de muy alta pureza (a menudo >99,999%), producido por deposición química en fase de vapor. Se puede depositar como recubrimientos o como material a granel.
  • Propiedades: Pureza extremadamente alta, excelente resistencia química, alta rigidez y buenas propiedades térmicas.
  • Mecanizabilidad CNC: El mecanizado suele limitarse a la rectificación y el solapado debido al valor del material y a la precisión requerida. A menudo se utiliza para componentes ópticos o piezas de cámaras de proceso de semiconductores donde el acabado de la superficie y la pureza son primordiales.
  • Aplicaciones comunes: Mandriles de obleas de semiconductores, espejos ópticos, revestimientos protectores.
• Carburo de silicio recristalizado (RSiC):
  • Composición: Fabricado mediante la cocción de granos de SiC compactados a temperaturas muy altas, lo que hace que se unan sin aglutinantes ni ayudas de sinterización. Tiene porosidad controlada.
  • Propiedades: Excelente resistencia al choque térmico, resistencia a altas temperaturas y bueno para aplicaciones que requieren permeabilidad a los gases o porosidad específica.
  • Mecanizabilidad CNC: Se puede mecanizar, pero la porosidad puede afectar al acabado de la superficie. Las herramientas de diamante son esenciales.
  • Aplicaciones comunes: Mobiliario de horno, quemadores porosos, filtros.

La elección del grado de SiC para el mecanizado CNC depende en gran medida de los requisitos de la aplicación en cuanto a resistencia a la temperatura, desgaste, inercia química, conductividad térmica y costo. La consulta con un especialista en mecanizado de SiC con experiencia, como Sicarb Tech, puede ayudar a seleccionar el grado óptimo y desarrollar una estrategia de mecanizado eficaz. Explore nuestros apoyo a la personalización para encontrar la solución de SiC perfecta para su proyecto.

Un resumen de las propiedades clave relevantes para el mecanizado CNC y la idoneidad de la aplicación:

Grado SiC	Características clave para el mecanizado y la aplicación	Maquinabilidad relativa (más duro > más fácil)	Temperatura máxima de funcionamiento típica
SiC sinterizado (SSiC)	Mayor dureza, resistencia al desgaste, pureza, resistencia a la temperatura.	Muy duro	~1600°C - 1700°C
SiC unido por reacción (RBSiC)	Buena conductividad térmica, formas complejas, buena resistencia al desgaste	Duro	~1350°C - 1380°C (debido al Si libre)
SiC de unión de nitruro (NBSC)	Buen choque térmico, rentable para ciertas aplicaciones	Moderadamente duro	~1400°C – 1550°C
SiC CVD	Pureza ultra alta, excelente capacidad de acabado de la superficie	Muy duro (normalmente rectificado/solapado)	~1600°C+
SiC recristalizado (RSiC)	Porosidad controlada, excelente choque térmico	Moderadamente duro	~1650°C

Consideraciones de diseño para productos de SiC mecanizados con CNC

El diseño de componentes para el mecanizado CNC de carburo de silicio requiere una cuidadosa consideración de las propiedades únicas del material, principalmente su dureza y fragilidad. La adhesión a los principios de Diseño para la Fabricación (DfM) específicos de las cerámicas duras puede reducir significativamente los costes, mejorar los plazos de entrega y mejorar el rendimiento y la fiabilidad del producto final.

• Geometría y Complejidad:
  • Simplificar siempre que sea posible: Aunque el mecanizado CNC permite formas complejas, las geometrías más sencillas suelen traducirse en menores tiempos de mecanizado y costes. Evite las características innecesariamente intrincadas si no añaden valor funcional.
  • Radios generosos: Las esquinas internas afiladas son concentradores de tensión y difíciles de mecanizar. Incorpore los radios más grandes posibles para las esquinas internas para mejorar la resistencia y reducir el desgaste de la herramienta. Las esquinas externas pueden ser afiladas, pero pueden ser propensas a astillarse.
  • Espesor de Pared Uniforme: El mantenimiento de un grosor de pared uniforme ayuda a evitar la concentración de tensiones y las posibles grietas durante el mecanizado o los ciclos térmicos en la aplicación final. Evite los cambios bruscos de grosor.
• Espesor de pared y relaciones de aspecto:
  • Grosor mínimo de la pared: El SiC es resistente pero frágil. Las paredes muy finas (por ejemplo, menos de 1-2 mm, dependiendo del tamaño general y del grado de SiC) pueden ser difíciles de mecanizar sin fractura y pueden ser frágiles. Consulte a su proveedor de mecanizado para conocer los límites específicos.
  • Relaciones de Aspecto: Las características de alta relación de aspecto (por ejemplo, pasadores largos y delgados o ranuras profundas y estrechas) pueden ser difíciles y costosas de mecanizar. Considere si pueden rediseñarse o si son factibles métodos de montaje alternativos.
• Orificios y características internas:
  • Relación profundidad-diámetro del orificio: Los orificios profundos y de pequeño diámetro son un reto. Las herramientas de taladrado y rectificado estándar tienen limitaciones. Considere diseños alternativos o discuta la viabilidad con su proveedor.
  • Orificios que se cruzan: Las intersecciones pueden crear bordes afilados y posibles astillamientos. El desbarbado de las intersecciones internas es muy difícil.
  • Rosca: Las roscas internas y externas pueden mecanizarse en SiC, pero suelen ser gruesas y requieren técnicas especializadas. Los insertos roscados de metal podrían ser una alternativa más robusta para el montaje/desmontaje frecuente.
• Tolerancias:
  • Especifique solo las tolerancias necesarias: Las tolerancias extremadamente ajustadas aumentan significativamente el tiempo y el coste de mecanizado. Especifique tolerancias ajustadas solo cuando sean funcionalmente críticas. Las tolerancias generales deben ser lo más holgadas posible.
  • Considere las propiedades del material: El SiC tiene una baja expansión térmica, por lo que los cambios dimensionales con la temperatura son mínimos, lo que puede ser una ventaja para mantener tolerancias ajustadas en entornos térmicos variables.
• Acabado superficial:
  • Requisitos funcionales: Especifique el acabado de la superficie (por ejemplo, valor Ra) en función de las necesidades funcionales (por ejemplo, superficies de sellado, aplicaciones ópticas, superficies de desgaste). Los acabados más finos requieren más tiempo de mecanizado (rectificado, solapado, pulido).
• Selección de materiales:
  • La elección del grado de SiC (SSiC, RBSiC, etc.) influirá en las restricciones de diseño. Por ejemplo, el RBSiC podría ser más fácil de formar en formas casi netas antes del mecanizado final.
• Evitar los concentradores de tensión:
  • Además de los radios internos, evite las muescas, las ranuras en V afiladas y los cambios bruscos de sección transversal que pueden actuar como puntos de inicio de grietas en un material frágil.
• Tratamientos de bordes:
  • Especifique chaflanes o radios en los bordes externos para evitar el astillamiento durante la manipulación y el uso. Los bordes afilados en el SiC pueden ser muy frágiles.
• Consulta con el fabricante:
  • Participe con su proveedor de mecanizado CNC de SiC en las primeras etapas del proceso de diseño. Su experiencia puede ayudar a optimizar el diseño para la fabricación, sugerir mejoras e identificar posibles desafíos. Empresas como Sicarb Tech ofrecen amplios apoyo a la personalización, aprovechando su profundo conocimiento de las propiedades del SiC y de las capacidades de mecanizado.

Al considerar estos factores, los ingenieros pueden diseñar componentes de SiC robustos y rentables que aprovechen al máximo las ventajas del material y, al mismo tiempo, minimicen las complejidades de la fabricación.

Tolerancia, acabado superficial y precisión dimensional en el mecanizado CNC de SiC

Lograr una precisión dimensional precisa, tolerancias ajustadas y acabados superficiales específicos es un sello distintivo del mecanizado CNC avanzado de SiC. Dadas la extrema dureza del SiC, estas operaciones implican casi exclusivamente el rectificado, el solapado y el pulido con diamante como etapas finales del mecanizado.

Tolerancias:

• Tolerancias estándar: Para las características generales, las tolerancias en el rango de ±0,025 mm a ±0,1 mm (±0,001" a ±0,004") suelen ser alcanzables sin un coste excesivo.
• Tolerancias Ajustadas: Para las dimensiones críticas, el rectificado CNC de alta precisión puede lograr tolerancias tan ajustadas como ±0,002 mm a ±0,005 mm (±0,00008" a ±0,0002"). Lograr tales tolerancias requiere equipos especializados, entornos controlados y una amplia metrología.
• Tolerancias geométricas: El control sobre la planitud, el paralelismo, la perpendicularidad, la redondez y la cilindricidad también es crucial. Por ejemplo, se pueden lograr valores de planitud de unas pocas micras (o incluso submicras en áreas pequeñas) para superficies de sellado u ópticas.
• Impacto de la complejidad: La tolerancia alcanzable también depende de la geometría de la pieza, el tamaño y el grado de SiC. Las piezas complejas con muchas características pueden tener diferentes tolerancias alcanzables en diferentes características.

Acabado superficial:

El acabado de la superficie de los componentes de SiC mecanizados con CNC puede adaptarse a las necesidades de la aplicación:

• Tal como se cuece/sinteriza: Las superficies de las piezas de SiC antes del mecanizado pueden ser relativamente rugosas. Esto generalmente no es aceptable para aplicaciones de precisión.
• Acabado rectificado: El rectificado con diamante es el método más común para dar forma y lograr la precisión dimensional inicial. Los acabados superficiales típicos después del rectificado oscilan entre Ra 0,2 µm y Ra 0,8 µm (8 µin a 32 µin). Esto es adecuado para muchas aplicaciones mecánicas.
• Acabado pulido: El lapeado utiliza lodos abrasivos finos para lograr superficies más lisas y mejor planitud. Las superficies de SiC lapeadas pueden alcanzar Ra 0,05 µm a Ra 0,2 µm (2 µin a 8 µin). Esto suele ser necesario para sellos dinámicos o superficies de contacto.
• Acabado pulido: Para aplicaciones que requieran superficies extremadamente lisas, como espejos, componentes ópticos o algunas piezas de semiconductores, el SiC puede pulirse para lograr valores Ra inferiores a 0,025 µm (1 µin), a veces incluso hasta una suavidad a nivel de angstrom para superficies superpulidas.

La siguiente tabla resume las especificaciones típicas que se pueden lograr:

Parámetro	Rango típico alcanzable	Proceso	Notas
Tolerancia dimensional (general)	±0,025 mm a ±0,1 mm	Rectificado CNC	Depende de la característica y el tamaño
Tolerancia dimensional (precisión)	±0,002 mm a ±0,005 mm	Rectificado CNC de alta precisión	Para características críticas
Acabado superficial (rectificado)	Ra 0,2 µm – 0,8 µm	Rectificado con diamante	Común para piezas mecánicas
Acabado superficial (laminado)	Ra 0,05 µm – 0,2 µm	Lapeado	Para sellos, superficies de desgaste
Acabado superficial (pulido)	Ra < 0,025 µm (puede ser < 0,005 µm)	Pulido	Aplicaciones ópticas y de semiconductores
Planitud (precisión)	Hasta 1-2 µm en áreas significativas	Lapidado/Pulido	Dependiente de la aplicación
Paralelismo/Perpendicularidad	Hasta unos pocos micrones	Rectificado/Laminado de precisión	Depende de la geometría

Precisión dimensional y metrología:

Garantizar la precisión dimensional implica un control meticuloso del proceso y metrología avanzada. Esto incluye:

• Máquinas de medición por coordenadas (MMC): Para la medición 3D precisa de geometrías complejas.
• Comparadores ópticos y sistemas de visión: Para la inspección de perfiles y características.
• Perfilómetros de superficie: Para medir la rugosidad y el perfil de la superficie.
• Interferómetros: Para evaluar la planitud y la forma de la superficie de las superficies de grado óptico.

Los proveedores que se especializan en el mecanizado CNC de SiC invierten mucho en estas herramientas de metrología para verificar que las piezas cumplan con las estrictas especificaciones del cliente. La estabilidad inherente del SiC (baja expansión térmica, alta rigidez) ayuda a mantener la precisión dimensional una vez fabricado, siempre que las tensiones internas del mecanizado se gestionen adecuadamente.

Necesidades de posprocesamiento para componentes de SiC mecanizados con CNC

Después de las operaciones principales de mecanizado CNC (típicamente rectificado), los componentes de carburo de silicio pueden requerir pasos de posprocesamiento adicionales para cumplir con requisitos funcionales específicos, mejorar el rendimiento o mejorar la durabilidad. Estos pasos son a menudo críticos para aplicaciones exigentes.

• Rectificado de Precisión: Si bien el mecanizado CNC a menudo *es* rectificado para SiC, podría emplearse un rectificado de ultraprecisión adicional para lograr las tolerancias finales extremadamente ajustadas o características geométricas específicas después del conformado inicial o si se producen distorsiones de otros procesos.
• Lapeado: Este proceso se utiliza para lograr acabados superficiales muy finos (típicamente Ra 0,05 a 0,2 µm) y una planitud excepcional, a menudo requerida para superficies de sellado, componentes de desgaste o sustratos donde la planitud es crítica. El lapeado utiliza una lechada abrasiva fina entre la pieza de SiC y una placa de lapeado.
• Pulido: Para aplicaciones que exigen acabados similares a espejos (Ra < 0,025 µm, a veces hasta niveles de angstrom), como espejos ópticos, algunas piezas de equipos de semiconductores o rodamientos de alto rendimiento, es necesario el pulido. Esto utiliza lodos de diamante progresivamente más finos o técnicas de pulido químico-mecánico (CMP).
• Biselado/radiación de cantos: Los bordes afilados de los componentes frágiles de SiC son propensos a astillarse durante la manipulación u operación. El chaflanado o redondeo controlado de los bordes con herramientas de diamante especializadas puede mitigar este riesgo y mejorar la robustez de la pieza.
• Limpieza: La limpieza a fondo es esencial para eliminar cualquier residuo de mecanizado, partículas abrasivas o contaminantes. Esto puede implicar la limpieza por ultrasonidos en disolventes especializados, enjuagues con agua desionizada y secado en entornos controlados, especialmente crítico para aplicaciones de semiconductores y médicas. Es posible que se requieran procesos de limpieza de alta pureza para piezas de SiC CVD o SSiC utilizadas en entornos ultralimpios.
• Recocido/Alivio de tensiones: Aunque el SiC es muy estable, las operaciones de mecanizado intensas a veces pueden inducir tensiones localizadas. En algunas aplicaciones raras y muy críticas, podría considerarse un paso de recocido posterior al mecanizado para aliviar estas tensiones, aunque esto es menos común para el SiC que para los metales. El control cuidadoso de los parámetros de mecanizado es la forma principal de gestionar la tensión.
• Tratamientos/Recubrimientos de Superficie (Menos Comunes para SiC a Granel):
  • Sellado (para grados porosos): Algunos grados porosos de SiC (como ciertos RSiC) podrían impregnarse con resinas u otros materiales para reducir la porosidad si se requiere estanqueidad a los gases, aunque esto altera las propiedades intrínsecas del SiC.
  • Recubrimientos (en otros sustratos): Más comúnmente, el SiC se aplica como un recubrimiento (por ejemplo, SiC CVD) sobre otros materiales. Si una pieza de SiC a granel requiere una propiedad superficial diferente que no se puede lograr con el propio SiC, podría considerarse un recubrimiento especializado, pero esto es raro ya que las propiedades nativas del SiC suelen ser deseadas.
• Inspección y metrología: Si bien no es un paso de "procesamiento" en sí mismo, la inspección rigurosa utilizando CMM, perfilómetros, interferómetros, etc., es un paso crucial de garantía de calidad posterior al procesamiento para verificar que se hayan cumplido todas las especificaciones dimensionales, de acabado superficial y geométricas después de todas las operaciones de mecanizado y acabado.

El alcance y el tipo de posprocesamiento dependen en gran medida del grado de SiC, la complejidad del componente y su aplicación prevista. Discutir estas necesidades con su proveedor de mecanizado de SiC