碳化硅是什么?
自然
分子式是SiC。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。它可用作磨料和一些其他工业材料。1891研制成功工业碳化硅,是最早的人造磨料。虽然在陨石和地壳中存在少量碳化硅,但至今没有发现可供开采的矿源。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因杂质种类和含量不同,呈淡黄色、绿色、蓝色甚至黑色,透明度随纯度不同而不同。碳化硅的晶体结构分为六方或菱形α-SiC和立方β-SiC(称为立方碳化硅)。由于碳和硅原子在其晶体结构中的堆积顺序不同,α-SiC形成许多不同的变体,目前已发现70多种。在2100℃以上,β-SiC转变为α-SiC。
碳化硅的工业生产方法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉中精炼。将冶炼后的碳化硅块通过破碎、酸碱洗涤、磁选、筛分或水分离制成各种粒度的产品。碳化硅有两种常用的基本品种,黑碳化硅和绿碳化硅,都属于α-SiC。①黑色碳化硅含SiC约98.5%,韧性高于绿色碳化硅。多用于加工抗拉强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁、有色金属等。②绿色碳化硅含SiC99%%以上,具有良好的自锐性。多用于加工硬质合金、钛合金、光学玻璃,以及珩磨缸套、磨削高速钢刀具。此外还有立方碳化硅,这是一种经过特殊工艺制备的黄绿色晶体。用于制作的磨具适用于轴承的超精密加工,表面粗糙度可一次性加工到Ra32 ~ 0.16微米至Ra0.04~0.02微米。碳化硅因其化学性质稳定、热导率高、热膨胀系数小、耐磨性好,除了磨料还有很多其他用途。如用特殊工艺在涡轮叶轮或缸体内壁涂覆碳化硅粉,可提高其耐磨性,延长使用寿命1 ~ 2倍;用其制成的高级耐火材料具有抗热震、体积小、重量轻、强度高、节能效果好的优点。低品位碳化硅(含SiC 85%左右)是优良的脱氧剂,可加快炼钢速度,控制化学成分,提高钢材质量。此外,碳化硅还广泛用于制造电热元件用的碳化硅棒。碳化硅具有很大的硬度和优良的导热性。它是一种半导体,可以在高温下抗氧化。
编辑此段落的目的
(1)可用作磨料,如砂轮、油石、磨头、砂瓦等。(2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。碳化硅主要有四个应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料和冶金原料。目前粗碳化硅可以大量供应,不是高科技产品,技术含量高的纳米碳化硅粉体的应用短时间内无法形成规模经济。(3)高纯度单晶可用于制造半导体和碳化硅纤维。主要用途:用于3-12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、应时晶体等的线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业的工程加工材料。
研磨剂
主要用于光伏产品中的砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏、单晶硅、多晶硅以及电子行业中的压电晶体的研磨抛光。
化学工业
可用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改进剂,也可用作制造四氯化硅的原料,四氯化硅是有机硅树脂工业的主要原料。碳化硅脱氧剂是一种新型强力复合脱氧剂,替代传统的硅粉碳粉进行脱氧。与原工艺相比,理化性能更加稳定,脱氧效果好,缩短了脱氧时间,节约了能源,提高了炼钢效率,改善了钢材质量,降低了原辅材料消耗,减少了环境污染,改善了劳动条件,提高了电炉的综合经济效益。
耐磨、耐火和耐腐蚀材料
碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度高、导热性好、耐冲击等特点。一方面,碳化硅可用于各种熔炼炉炉衬、高温炉部件、碳化硅板、内衬、支架、匣钵、碳化硅坩埚等。另一方面可用于有色金属冶炼行业的高温间接加热材料,如立式罐式蒸馏炉、蒸馏炉托盘、铝电解槽、铜熔炼炉内衬、锌粉炉用电弧板、热电偶保护管等。用于制造耐磨、耐腐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料;它还可以用来制造火箭喷嘴和燃气轮机叶片。此外,碳化硅也是高速公路和飞机跑道上太阳能热水器的理想材料之一。
有色金属
利用碳化硅的耐高温特性;Def强&;Def具有良好的导热性&;Def抗冲击性& amp;Def作为高温间接加热材料&;Def如干馏炉&;Def蒸馏塔板;铝电解槽;Def铜熔化炉炉衬&;def锌粉炉电弧板及Def热电偶保护管等。
钢铁
利用碳化硅&的耐腐蚀性;Def抗热震耐磨&;Def具有良好的导热性&;Def用于大型高炉炉衬,提高使用寿命。
冶金选矿
碳化硅的硬度仅次于金刚石&;Def具有很强的耐磨性&;Def是一种耐磨管道&;Def叶轮、燃烧室和旋风分离器& def矿斗衬里的理想材料。def的耐磨性是铸铁和橡胶的5-20倍。Def也是航空飞行跑道的理想材料之一。
建材陶瓷砂轮行业
利用其导热性、热辐射&;def&的高热强度;Def制造板材窑具&;Def不仅可以降低窑具的容量&;Def还提高了窑的装载能力和产品质量& Def缩短了生产周期&;Def是烧制和烧结陶瓷釉料的理想间接原料。
能量守恒
利用良好的导热性和热稳定性&;Def作为热交换器&;Def油耗降低20% &;Def节油35% &;Def将生产率提高了20-30% &;Def,特别是矿山选矿厂排放管道的内部布置&;def的耐磨性是普通耐磨材料的6-7倍。②磨料粒度和成分符合GB/T 2477-83。磨料粒度组成的测定方法为GB/T 2481-83。
首饰
合成碳化硅,又称合成莫桑石、合成碳硅石(化学成分SiC),色散比金刚石(0.044)大0.104,折射率2.65-2.69(金刚石的2.42),具有同样的金刚石光泽和更强的“火彩”,比以往任何仿制品都更接近金刚石。这是美国北卡罗莱纳州的C3公司制造的。它拥有世界各国生产合成碳化硅的专利,正在全世界推广应用。