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Cerámicas de carburo de silicio sinterizado
Carburo de silicio sinterizado: la guía técnica completa sobre las cerámicas de SSiC
Guía técnica de ingeniería sobre el carburo de silicio sinterizado (SSiC): cómo se fabrica, sus propiedades clave, sus aplicaciones industriales y cuándo es preferible utilizarlo frente a otras cerámicas.
29 de julio de 2026 · 11 minutos de lectura
En resumen
El carburo de silicio sinterizado (SSiC) es el material al que recurren los ingenieros cuando ningún otro material resiste las condiciones de trabajo. Funciona a temperaturas de hasta 1.900 °C en atmósfera controlada, presenta una dureza según la escala de Mohs de entre 9 y 9,5 —solo superada por el diamante entre los materiales naturales— y resiste prácticamente todos los ácidos, álcalis y sales fundidas a los que puede verse sometido en un proceso industrial.
El proceso de sinterización es lo que distingue al SSiC de las alternativas más baratas obtenidas mediante unión por reacción: el polvo de SiC submicrónico, cocido en una atmósfera de argón a una temperatura de entre 2.100 y 2.200 °C, produce una cerámica totalmente densa, sin fase metálica residual ni porosidad alguna —propiedades que simplemente no se pueden obtener con los grados basados en la infiltración—. El mercado mundial del SSiC alcanzó los 2.800 millones de dólares en 2025 y crece a un ritmo del 6,9 % anual, impulsado por las fábricas de semiconductores, las plantas de procesamiento químico y las fundiciones de metales no ferrosos, que están descubriendo lo mismo: cuando se necesita un componente que realmente no falle, el SSiC suele ser la respuesta. La línea XICAR™ SSiC de Sialon Ceramics ofrece componentes de hasta 3.000 mm de longitud con un rendimiento equivalente al de HEXOLOY®, respaldada por 40 años de experiencia en la fabricación de cerámica a medida desde Copenhague.
¿Qué es el carburo de silicio sinterizado?
El carburo de silicio (SiC) es un compuesto de silicio y carbono que no existe en la naturaleza en cantidades aprovechables, por lo que los fabricantes tienen que sintetizarlo. El proceso de Acheson, desarrollado en 1893, produce la materia prima mediante la reacción de arena de sílice con carbono a unos 2.500 °C. Esta reacción da lugar a un polvo cristalino de SiC que los fabricantes pueden moldear y densificar para convertirlo en componentes. La forma de densificarlo lo es todo: el proceso de fabricación determina las propiedades del material final más que casi cualquier otra variable.
Los fabricantes producen carburo de silicio sinterizado mediante sinterización sin presión: compactan polvo de SiC con una pequeña proporción de aditivos de sinterización no óxidos (normalmente boro y carbono), le dan una forma cercana a la definitiva y lo someten a sinterización en una atmósfera inerte de argón a una temperatura de entre 2.100 y 2.200 °C. A esas temperaturas, las partículas se unen en sus límites de grano y el componente se densifica hasta alcanzar una porosidad prácticamente nula. No queda silicio libre en la estructura. Esa ausencia de fase metálica residual es la propiedad que define al SSiC: es la razón por la que el material permanece químicamente inerte en entornos que degradarían cualquier otro grado de SiC.
La principal alternativa – carburo de silicio sinterizado por reacción (RBSC) – consiste en infiltrar silicio líquido en una preforma porosa de SiC. Es más económico y permite crear geometrías más complejas, pero el 10-12 % de silicio libre que queda en la estructura tiene un punto de fusión de solo 1.410 °C, y las bases fuertes y el ácido fluorhídrico lo atacan con facilidad. Para muchas aplicaciones, esto es aceptable. Para aquellas en las que no lo es, se necesita SSiC.
El gráfico radial anterior muestra la posición que ocupa el SiC (etiquetado) en relación con otras cerámicas técnicas: destaca en dureza y conductividad térmica, y presenta una gran resistencia a altas temperaturas. Lo que no muestra es que estas ventajas se maximizan específicamente en el grado sinterizado: el SSiC representa el extremo de lo que puede llegar a ser el SiC.
Cómo se fabrica el SSiC: el proceso de sinterización
Comprender el proceso permite entender por qué el SSiC es más caro que el RBSC y por qué, por lo general, merece la pena pagar ese sobreprecio. Los cuatro pasos son:
Preparación del polvo. Los fabricantes mezclan polvo de SiC submicrónico —con un tamaño de partícula inferior a 1 micra— con aditivos de sinterización, normalmente boro y carbono en pequeños porcentajes. El tamaño de las partículas es importante: un polvo más fino proporciona una mayor superficie de unión, lo que se traduce en temperaturas de sinterización más bajas y una mejor densificación. Lograr la mezcla adecuada es donde reside la experiencia en ciencia de los materiales.
Conformado. Los fabricantes dan forma a la mezcla de polvo mediante procesos cerámicos convencionales: prensado con matriz para geometrías sencillas, prensado isostático para secciones más gruesas y una mayor uniformidad de densidad, o moldeo por inyección para piezas complejas de paredes delgadas. El cuerpo «en bruto» conformado es frágil y tiene un sobredimensionamiento de entre el 17 % y el 20 % aproximadamente, ya que se contraerá durante la sinterización.
Sinterización. El cuerpo en bruto se cuece en una atmósfera de argón a una temperatura de entre 2.100 y 2.200 °C, muy por encima de la temperatura de descomposición del SiC en el aire (alrededor de 1.600 °C). La atmósfera de argón evita la oxidación. A estas temperaturas, la difusión en los límites de grano impulsa la densificación: los poros se cierran, los granos crecen y el componente alcanza la densidad teórica (3,1 g/cm³) sin fase metálica residual. La contracción dimensional predecible y uniforme es la razón por la que los fabricantes recurren casi siempre a la conformación de forma definitiva o casi definitiva; el mecanizado posterior al sinterizado con herramientas de diamante sigue siendo posible, pero resulta costoso.
Acabado. El rectificado o pulido con diamante permite alcanzar las tolerancias finales. La dureza extrema del SSiC (≥22 GPa Vickers) hace que solo las herramientas de diamante puedan cortarlo, lo que supone tanto una limitación (coste de mecanizado) como una ventaja práctica una vez instalado (ningún elemento en servicio lo desgasta fácilmente).
«El reto con el SSiC es que no se puede mecanizar a bajo coste tras la sinterización. Hay que conseguir la forma adecuada antes de la sinterización. Los proveedores con experiencia trabajan a partir de planos de ingeniería y consiguen que la pieza en bruto tenga una forma casi definitiva, de modo que el rectificado con diamante sea mínimo; ahí es donde se nota la diferencia de coste entre los distintos proveedores». – Foro Practical Machinist, comunidad de ingeniería y mecanizado
Propiedades de los materiales: qué significan realmente las cifras
A continuación se muestra la tabla completa de propiedades del SSiC. Estos valores proceden de la base de datos de materiales de SSiC de AZoM y han sido corroborados por los datos técnicos sobre el SiC de CeramTec:
| Propiedad | SSiC | Unidad |
|---|---|---|
| Densidad | 3.1 | g/cm³ |
| Porosidad | 0 | % |
| Dureza Vickers | ≥22,000 | MPa (≥22 GPa) |
| Dureza de Mohs | 9–9,5 | - – |
| Resistencia a la flexión | 550 | MPa |
| Resistencia a la compresión | 3,900 | MPa |
| Módulo de Young | 410 | GPa |
| Resistencia a la fractura (KIC) | 4.6 | MPa·m½ |
| Conductividad térmica | 120–200 | W/m·K |
| Coeficiente de expansión térmica | 4.0 | × 10⁻⁶/°C |
| Temperatura máxima de funcionamiento (aire) | 1,650 | °C |
| Temperatura máxima de funcionamiento (en ambiente inerte) | 1,900 | °C |
| Densidad frente al acero | ~40% | - – |
Algunos de ellos merecen un comentario, en lugar de limitarse a una simple entrada en la tabla.
Dureza. Con una puntuación de 9-9,5 en la escala de Mohs, el SSiC se sitúa justo por debajo del diamante (10) y del nitruro de boro cúbico (9,5). En la práctica, esto significa que los medios abrasivos habituales —arena de sílice, granalla de alúmina, lodos de proceso— simplemente no pueden rayarlo. Las juntas de las bombas, las boquillas y los revestimientos en entornos abrasivos duran años en lugar de meses.
Conductividad térmica. Un valor de 120-200 W/m·K es aproximadamente entre 3 y 5 veces superior al de la alúmina y el nitruro de silicio, y entre 8 y 10 veces superior al del acero inoxidable. En un tubo de intercambiador de calor o en un tubo protector de termopar, esto significa que el calor atraviesa la pared rápidamente, que es precisamente lo que se busca cuando lo que importa es la precisión en la medición de la temperatura o la eficiencia en la transferencia de calor.
Baja expansión térmica. El valor de 4,0 × 10⁻⁶/°C, combinado con una alta conductividad térmica, es lo que confiere al material su excelente resistencia al choque térmico. Cuando una cerámica se calienta, se expande; cuanto más rápido se transmite el calor a través de la pared, menor es la diferencia de expansión que se acumula a lo largo de una sección. El SSiC soporta ciclos rápidos de temperatura que provocarían grietas directas en la alúmina.
Densidad: 3,1 g/cm³, lo que supone aproximadamente el 40 % de la del acero. En el caso de componentes de gran tamaño, como los tubos de termopares de hasta 3.000 mm, este ahorro de peso resulta importante a la hora de manipularlos, montarlos y calcular la carga del horno.
SSiC frente a otros grados de SiC: cómo elegir el más adecuado
No todo el carburo de silicio es del mismo tipo. La familia del SiC incluye varios grados con propiedades significativamente diferentes:
SSiC frente al SiC sinterizado por reacción (RBSC/RBSiC). El RBSC contiene entre un 10 % y un 12 % de silicio libre, lo que limita su temperatura máxima a unos 1.350-1.400 °C (el silicio se funde a 1.410 °C) y restringe su resistencia química. Donde el RBSC destaca es en la complejidad geométrica —el proceso de infiltración de silicio permite rellenar detalles que la sinterización sin presión no puede reproducir de forma fiable— y en el precio. Si su aplicación se desarrolla por debajo de los 1 350 °C y la química de su proceso es benigna, el RBSC suele ser la opción más económica. Por encima de los 1 350 °C o en entornos químicos agresivos, el SSiC es la única opción viable de SiC.
SSiC frente a SiC infiltrado con silicio (SiSiC). El SiSiC es, en esencia, otro nombre para el RBSC en el ámbito industrial europeo. Se aplican las mismas ventajas e inconvenientes.
SSiC frente al nitruro de silicio (Si₃N₄). El nitruro de silicio presenta una mayor tenacidad a la fractura (normalmente entre 6 y 8 MPa·m½ frente a los 4,6 del SSiC) y ofrece un mejor comportamiento ante impactos mecánicos. Donde el SSiC destaca es en dureza, conductividad térmica y resistencia química frente a metales no ferrosos fundidos: el nitruro de silicio se ve atacado por algunas aleaciones de aluminio a altas temperaturas, razón por la cual se desarrolló el sialón (oxinitruro de silicio y aluminio) como alternativa específica para metales fundidos frente al Si₃N₄. Para la protección de termopares en latón, cobre y hierro fundido fundidos, el SSiC soporta entornos con los que tanto el nitruro de silicio como el sialón tienen dificultades.
SSiC frente a la alúmina (Al₂O₃). La alúmina es más barata y está más extendida, pero su conductividad térmica (20-30 W/m·K) es aproximadamente una quinta parte de la del SSiC, y empieza a perder resistencia por encima de los 1.200 °C. En aplicaciones con temperaturas exigentes, la comparación rara vez es reñida una vez que se tiene en cuenta el coste total de propiedad.
Aplicaciones industriales del carburo de silicio sinterizado
El SSiC se ha ganado su lugar en una amplia gama de sectores, no porque sea versátil en el sentido publicitario de «un material, múltiples usos», sino porque esa misma combinación de dureza, resistencia a la temperatura e inercia química resulta ser exactamente lo que requieren diversos problemas.
Sellos mecánicos y componentes de bombas
La mayor aplicación individual del SSiC a nivel mundial son los sellos mecánicos, especialmente en bombas para procesos químicos. La combinación de una dureza extrema, un bajo coeficiente de fricción tanto consigo mismo como con el carbono, resistencia a la corrosión y estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos convierte al SSiC en el material por excelencia para las superficies de sellado siempre que el fluido del proceso sea agresivo.
En una bomba de lodos que transporta residuos abrasivos del procesamiento de minerales, las superficies de sellado de alúmina duran unas semanas. Las superficies de sellado de SSiC duran años. La diferencia de dureza es notable: 9-9,5 en la escala de Mohs frente a 9 en la escala de Mohs para la alúmina; aunque los valores de Mohs parezcan similares, los valores de Vickers difieren considerablemente (22 000 MPa para el SSiC frente a 14 000-18 000 MPa para la alúmina). En los cojinetes de las bombas que manipulan fluidos corrosivos, la combinación de resistencia química y dureza hace que el SSiC permita diseños sin lubricación: el cojinete funciona directamente sobre el fluido de proceso.
Tubos de protección para termopares en el procesamiento de metales a alta temperatura
En fundiciones que procesan metales no ferrosos a temperaturas superiores a 1.100 °C —latón fundido a 900-950 °C, cobre a 1.085-1.200 °C y hierro fundido a 1.200-1.450 °C—, los tubos protectores de termopares de SSiC permiten una monitorización continua de la temperatura que los tubos de acero simplemente no pueden ofrecer. El acero se corroe en esos fundidos en cuestión de días. El SSiC, gracias a su porosidad nula y a su inercia química frente a los metales no ferrosos, funciona de forma indefinida.
La elevada conductividad térmica (120-200 W/m·K) cobra aquí especial importancia: un tubo de protección de paredes gruesas y baja conductividad térmica provoca un retraso significativo en la medición. Un tubo de SSiC con alta conductividad transmite la temperatura del metal al elemento termopar con un error mínimo, lo cual es fundamental cuando se trata de mantener un rango de temperatura muy estrecho en un proceso de fundición de precisión.
Crisoles para la fundición y el procesamiento de metales
Los crisoles de SSiC se utilizan en aplicaciones que superan los límites de temperatura o composición química de los crisoles de grafito-arcilla y de carburo de silicio-grafito. Los crisoles XICAR™ de Sialon abarcan un rango de temperaturas que va desde los 620 °C, para la fundición de aleaciones de aluminio y zinc, hasta los 1 400 °C, para la fundición de cobre, oro y plata en hornos de inducción.
Los recubrimientos antioxidantes de las series XICRU™ HT y NF prolongan la vida útil en atmósferas de aire. Para aplicaciones en hornos de inducción, la conductividad eléctrica del material (el SSiC es un semiconductor, a diferencia de la alúmina) permite que se caliente directamente mediante el campo de inducción, lo que supone una gran flexibilidad de diseño.
Componentes a medida: boquillas, revestimientos antidesgaste, piezas de bombas
La combinación de resistencia al desgaste e inercia química hace que el SSiC sea la opción ideal para cualquier aplicación en la que haya un flujo abrasivo o corrosivo a alta velocidad. Las boquillas de quemadores, las boquillas pulverizadoras, las matrices de extrusión, las placas de desgaste y los revestimientos de ciclones son aplicaciones muy habituales.
Fabricación de semiconductores
La tendencia de la industria de los semiconductores hacia oblas de mayor tamaño y temperaturas de proceso más elevadas ha convertido al SSiC en un material fundamental para las bandejas de oblas, las paletas en voladizo y los componentes de las cámaras de proceso. La pureza del material —sin fases metálicas que puedan contaminar el proceso—, combinada con su estabilidad térmica, lo convierte en uno de los pocos materiales capaces de funcionar dentro de un horno de difusión a 1.200 °C sin introducir impurezas.
Captura de CO₂ a partir del agua de mar
Este aspecto es menos evidente, pero conviene conocerlo: los hornos de SSiC se están utilizando actualmente en los procesos emergentes de captura electroquímica de CO₂ a partir del agua de mar, donde la combinación de resistencia a la corrosión por el agua de mar, capacidad para soportar altas temperaturas e integridad estructural convierte al SSiC en el único material de revestimiento viable.
Lo que el SSiC no puede hacer (y cuándo optar por otra alternativa)
La respuesta sincera sobre las limitaciones del SSiC es breve, pero importante.
Es frágil. Su tenacidad a la fractura, de 4,6 MPa·m½, es inferior a la del RBSC y significativamente inferior a la del nitruro de silicio (6-8 MPa·m½). El SSiC no se deforma antes de la fractura, sino que se astilla y se agrieta.
En aplicaciones con un impacto mecánico significativo, vibraciones o choques térmicos debidos a un enfriamiento rápido, se debe optar por otras soluciones. Elija RBSC para la tolerancia a los choques térmicos, o nitruro de silicio para la tenacidad. Sialon Ceramics ha diseñado su línea de productos Sialon ULTRA™ —basada en sialón (oxinitruro de silicio y aluminio)— específicamente para entornos de aluminio fundido en los que los ciclos de choque térmico son severos. El SSiC es menos resistente en ese escenario concreto.
El mecanizado posterior a la sinterización es costoso. Solo se pueden utilizar herramientas de diamante, y el mecanizado de formas complejas tras la sinterización cuesta varias veces más que el de la misma forma moldeada en el cuerpo en bruto antes de la cocción. Asegúrate de que la geometría sea la correcta en la fase de diseño junto con tu proveedor y adquiere piezas en bruto con forma casi definitiva.
No es barato. El SSiC tiene un sobreprecio considerable respecto al RBSC y a la alúmina. La relación coste-beneficio casi siempre favorece al SSiC cuando se tienen en cuenta la vida útil y el tiempo de inactividad, pero el coste inicial requiere una reflexión.
Carburo de silicio sinterizado XICAR™ de Sialon Ceramics
Sialon Ceramics Denmark ApS se dedica a la fabricación de cerámicas técnicas desde 1986. Su línea XICAR™ SSiC abarca toda la gama de aplicaciones para las que este material es adecuado, desde crisoles estándar hasta componentes a medida mecanizados según planos.
Gama dimensional. Los componentes alcanzan hasta 3.000 mm de longitud y 300 mm de diámetro exterior. En el caso de los tubos protectores para termopares, esto permite instalaciones a lo largo de toda su longitud en hornosaltos o canales de fundición sin juntas.
Referencia de rendimiento. XICAR™ ofrece una alternativa directa al HEXOLOY® SE de Saint-Gobain, con propiedades mecánicas y térmicas equivalentes. Los 40 años de experiencia de Sialon en ingeniería de aplicaciones facilitan la selección y la instalación.
Familias de productos:
- Crisoles XICRU™ – Serie HT (900-1 400 °C, destilación de óxido de zinc y fundición de cobre, oro y plata), serie NF (620-920 °C, fundición de aluminio y aleaciones de zinc), variantes para hornos de inducción y de resistencia, hasta Ø1 525 mm
- Tubos de protección para termopares XICAR™ – hasta 3.000 mm, con una resistencia térmica nominal de 1.700 °C en aire / 1.900 °C en atmósfera controlada, para elementos de tipo R o S, aptos para latón fundido, cobre, hierro fundido, acero inoxidable y silicio metálico
- Componentes de SSiC a medida – boquillas de quemador, placas y revestimientos antidesgaste, componentes de bombas, juntas y cojinetes, accesorios para hornos, cualquier geometría
Plazos de entrega y asistencia técnica. El plazo de entrega habitual es de 4 semanas a partir de la aprobación de los planos. Esto incluye un presupuesto sin compromiso con asesoramiento técnico. Sialon Ceramics cuenta con la certificación ISO 14001 y, en 2026, abrirá una nueva oficina en España (Valencia) para ampliar su presencia en Europa.
Garantía. Sialon Ceramics ofrece una garantía de 12 meses contra el ataque químico durante su uso, un plazo que merece la pena comparar con las ofertas de la competencia, que a menudo prescinden por completo de la cobertura de la garantía o solo cubren los defectos de fabricación.
Prueba las cerámicas de sialón
<a href=”https://sialon.com”>Sialon Ceramics has been making sintered silicon carbide and sialon ceramic components for foundries, chemical processors, and semiconductor manufacturers since 1986. The XICAR™ SSiC line covers standard crucibles, thermocouple tubes, and fully custom components – all with a 12-month warranty and 4-week lead time. If you’re replacing a component that keeps failing in an extreme environment, it’s worth a conversation.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la temperatura máxima de funcionamiento del carburo de silicio sinterizado?
<p>Sintered silicon carbide (SSiC) operates at up to 1,650°C in air and up to 1,900°C in a controlled inert atmosphere such as argon. This makes it one of the highest-temperature-rated ceramic materials available. Sialon Ceramics’ XICAR™ SSiC reaches 1,900°C in controlled atmosphere across its full product range, including thermocouple protection tubes and crucibles</a>.
¿Cuál es la diferencia entre el carburo de silicio sinterizado y el carburo de silicio aglomerado por reacción?
Los fabricantes producen carburo de silicio sinterizado (SSiC) mediante la sinterización sin presión de polvo de SiC en una atmósfera inerte a una temperatura de entre 2.100 y 2.200 °C. Como resultado, este proceso da lugar a una porosidad nula y a la ausencia de fase de silicio libre. Por el contrario, para fabricar SiC unido por reacción (RBSC), los fabricantes infiltran silicio líquido en una preforma porosa de SiC, lo que deja un 10-12 % de silicio libre residual en la estructura. En consecuencia, este silicio residual limita la temperatura máxima de uso del RBSC a unos 1 350 °C (cerca del punto de fusión del silicio, que es de 1 410 °C). También limita la resistencia química del RBSC en entornos fuertemente alcalinos y ante el ácido fluorhídrico. En general, el SSiC presenta una dureza, una capacidad térmica y una resistencia química superiores; sin embargo, el RBSC es más económico y permite crear geometrías más complejas.
¿Qué dureza tiene el carburo de silicio sinterizado?
El SSiC tiene una dureza según la escala de Mohs de 9–9,5 y una dureza según la escala de Vickers de ≥22 000 MPa (≥22 GPa). De hecho, esto lo convierte en el segundo material cerámico más duro, solo por detrás del diamante y del nitruro de boro cúbico. En la práctica, los medios abrasivos habituales —arena de sílice, granalla de alúmina, lodos de proceso— no pueden rayar las superficies de SSiC. Como resultado, esto le confiere una excelente resistencia al desgaste en juntas de bombas, boquillas y revestimientos expuestos a flujos abrasivos.
¿Se puede mecanizar el carburo de silicio sinterizado tras el sinterizado?
Los ingenieros solo pueden mecanizar el SSiC utilizando herramientas de rectificado o lapeado de diamante; ninguna herramienta de corte convencional funciona con este material. Por lo tanto, el mecanizado posterior a la sinterización es posible, pero resulta más costoso debido al gasto en herramientas y a las bajas velocidades de eliminación de material. En su lugar, el enfoque habitual consiste en diseñar los componentes con una forma cercana a la definitiva antes de la sinterización, de modo que tras la sinterización solo sea necesario un rectificado de acabado. Por ejemplo, Sialon Ceramics acepta planos de los clientes y fabrica piezas con una forma cercana a la definitiva como práctica habitual.
¿En qué sectores se utilizan los componentes de carburo de silicio sinterizado?
Las principales industrias son la transformación química y la metalurgia no ferrosa. Concretamente, en la transformación química se utiliza el SSiC en juntas de bombas, componentes de válvulas y tubos de intercambiadores de calor. Por su parte, la metalurgia no ferrosa lo emplea en tubos de protección de termopares para cobre fundido, latón y hierro fundido, así como en crisoles para la fundición de oro, plata y aluminio. Además, la fabricación de semiconductores (equipos de procesamiento de obleas, componentes de hornos de difusión) y la minería y la industria de la pasta y el papel (componentes de bombas resistentes al desgaste y para el manejo de lodos) completan la lista de los principales usuarios. Por otra parte, entre las aplicaciones emergentes se incluyen los hornos de SSiC para la captura de CO₂ a partir del agua de mar.
Llamada ZDialer