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碳化矽是什麽

碳化矽(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化矽在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。 碳化矽又稱碳矽石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中,碳化矽為應用最廣泛、最經濟的壹種。可以稱為金鋼砂或耐火砂。 碳化矽是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化矽時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。目前我國工業生產的碳化矽分為黑色碳化矽和綠色碳化矽兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。

性質

分子式為SiC,其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用碳化矽於1891年研制成功,是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化矽存在,但迄今尚未找到可供開采的礦源。 純碳化矽是無色透明的晶體。工業碳化矽因所含雜質的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化矽晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化矽)。α-SiC由於其晶體結構中碳和矽原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發現70余種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。

碳化矽的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化矽塊,經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。 碳化矽有黑碳化矽和綠碳化矽兩個常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化矽含SiC約98.5%,其韌性高於綠碳化矽,大多用於加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化矽含SiC99%以上,自銳性好,大多用於加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用於珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化矽,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適於軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米壹次加工到Ra0.04~0.02微米。 碳化矽由於化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化矽粉末塗布於水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化矽(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,並便於控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化矽還大量用於制作電熱元件矽碳棒。 碳化矽的硬度很大,具有優良的導熱性能,是壹種半導體,高溫時能抗氧化。

編輯本段用途

(1)作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。 (2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。 碳化矽主要有四大應用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化矽粗料已能大量供應, 不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化矽粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。 (3)高純度的單晶,可用於制造半導體、制造碳化矽纖維。 主要用途:用於3—12英寸單晶矽、多晶矽、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。

磨料磨具

主要用於制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶矽、多晶矽和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。

化工

可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑,可用做制造四氯化矽的原料,是矽樹脂工業的主要原料。碳化矽脫氧劑是壹種新型的強復合脫氧劑,取代了傳統的矽粉碳粉進行脫氧,和原工藝相比各項理化性能更加穩定,脫氧效果好,使脫氧時間縮短,節約能源,提高煉鋼效率,提高鋼的質量,降低原輔材料消耗,減少環境汙染,改善勞動條件,提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。

耐磨、耐火和耐腐蝕材料

利用碳化矽具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性,碳化矽壹方面可用於各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化矽板、襯板、支撐件、匣缽、碳化矽坩堝等。 另壹方面可用於有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等;用於制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化矽陶瓷材料;還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外,碳化矽也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之壹。

有色金屬

利用碳化矽具有耐高溫&def強度大&def導熱性能良好&def抗沖擊&def作高溫間接加熱材料&def如堅罐蒸餾爐&def精餾爐塔盤&def鋁電解槽&def銅熔化爐內襯&def鋅粉爐用弧型板&def熱電偶保護管等.

鋼鐵

利用碳化矽的耐腐蝕&def抗熱沖擊耐磨損&def導熱好的特點&def用於大型高爐內襯提高了使用壽命.

冶金選礦

碳化矽硬度僅次於金剛石&def具有較強的耐磨性能&def是耐磨管道&def葉輪.泵室.旋流器&def礦鬥內襯的理想材料&def其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5--20倍&def也是航空飛行跑道的理想材料之壹.

建材陶瓷砂輪工業

利用其導熱系數.熱輻射&def高熱強度大的特性&def制造薄板窯具&def不僅能減少窯具容量&def還提高了窯爐的裝容量和產品質量&def縮短了生產周期&def是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料.

節能

利用良好的導熱和熱穩定性&def作熱交換器&def燃耗減少20%&def節約燃料35%&def使生產率提高20-30%&def特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放&def其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍. ②磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。

珠寶

合成碳化矽(Synthetic Moissanite)又名合成莫桑石、合成碳矽石(化學成分SiC),色散0.104比鉆石(0.044)大,折射率2.65-2.69(鉆石2.42),具有與鉆石相同的金剛光澤,“火彩”更強,比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由美國北卡羅來那州的C3公司制造生產的,已擁有世界各國生產合成碳化矽的專利,正在向全世界推廣應用。

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