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純碳化硅是無色透明的晶體。建材陶瓷、砂輪工業(yè)方面的應(yīng)用:利用其導(dǎo)熱系數(shù),熱輻射,高熱強(qiáng)度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了生產(chǎn)周期,是陶瓷釉面烘烤燒結(jié)理想的間接材料。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含黑碳化硅的用途及種類不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。
碳化硅的工業(yè)制法是用石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。
碳化硅用途廣泛,越來越來的新市場正待開發(fā),隨著國際和中國經(jīng)濟(jì)形勢的好轉(zhuǎn),碳化硅行業(yè)也會迎來一定的發(fā)展機(jī)會,需要注意的是國家對環(huán)境的管控將會更加嚴(yán)厲。
未來碳化硅主要用于半導(dǎo)體、避雷針、電路元件、高溫應(yīng)用、紫外光偵檢器、結(jié)構(gòu)材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細(xì)絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、珠寶、鋼、護(hù)具、觸媒擔(dān)體等領(lǐng)域。
包括黑碳化硅和綠碳化硅,其中:黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和硅石為主要原料,添加鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC97%以上,主要用于磨硬質(zhì)含金工具。
碳化物材料熔點較高,大都在3000℃以上,如TiC熔點3107℃,ZrC熔點3530℃。節(jié)能方面的應(yīng)用:利用良好的導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性,作熱交換器,燃耗減少20%,節(jié)約燃料35%,使生產(chǎn)率提高20-30%。在較高溫度下,碳化物會氧化,熔點高于石墨和碳。多數(shù)碳化物硬度高,有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。部分碳化物性能見表8-6。碳化物基本合成方法有:金屬與碳粉直接化合法;碳還原法;金屬與含碳?xì)怏w反應(yīng)。
生產(chǎn)碳化硅制品,首先要有碳化硅原料。特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍。碳化硅的工業(yè)生產(chǎn)方法是將石英砂、煤焦、鋸末和鹽混合在一起,在電阻爐中加熱到2200℃左右,鹽的作用是除去石英砂和煤焦中的雜質(zhì),而鋸末的作用是產(chǎn)生氣孔,使生成的氣體容易逸出。電爐中間用石墨或碳顆粒堆積成柱狀電阻發(fā)熱體,所配原料緊密填充在發(fā)熱體四周。