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用途
碳化硅由于化學性能穩(wěn)定、導熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于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;用以制成的耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節(jié)能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85%)是的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,具有優(yōu)良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能。
黑碳化硅純度降低的原因分析
純度的高低決定了黑碳化硅品質的好壞,而冶煉出的原塊純度黑碳化硅在98.4%,而加工的不同篩分與剔除物料中多余的鐵、碳含量,以保證物料品質。由于在加工高目數(shù)的過程目數(shù)越高而純度越低:是因為在加工600目以上之后,物料在微米級下提純工藝不能達到,且生產(chǎn)成本增加、而噸消耗100-200公斤左右。而提高的能力有限所以在不影響品質情況下,生產(chǎn)下性價比較好的碳化硅微粉才是市場所需。
例如黑碳化硅在號砂的情況下,純度和原塊純度不會有太高出入。而再往高目數(shù)加工顆粒以微米形態(tài)呈現(xiàn),由加工設備,破碎介質的影響純度則會有所降低。所以高目數(shù)下純度的降低在所難免。
黑碳化硅目前在很多范圍內得到了較大的應用,由于所用規(guī)格不一樣,所以純度高低的應用也不同,但都具備了良好的性能。
黑碳化硅的制作工藝
黑碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料,但其應用范圍卻超過一般的磨料。例如,它所具有的耐高溫性、導熱性而成為隧道窯或梭式窯的窯具材料之一,它所具有的導電性使其成為一種重要的電加熱元件等。
制備SiC制品首先要制備SiC冶煉塊[或稱:SiC顆粒料,因含有C且超硬,因此SiC顆粒料曾被稱為:金剛砂。但要注意:它與天然金剛砂(也稱:石榴子石)的成分不同。在工業(yè)生產(chǎn)中,SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料,輔助回收料、乏料,經(jīng)過粉磨等工序調配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調節(jié)爐料的透氣性需要加入適量的木屑,制備綠黑碳化硅時還要添加適量)經(jīng)高溫制備而成。
高溫制備SiC冶煉塊的熱工設備是專用的黑碳化硅電爐,其結構由爐底、內面鑲有電極的端墻、可卸式側墻、爐心體(全稱為:電爐中心的通電發(fā)熱體,一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心,一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。
該電爐所用的燒成方法俗稱:埋粉燒成。它一通電即為加熱開始,爐心體溫度約2500℃,甚至更高(2600~2700℃),爐料達到1450℃時開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時形成),且放出co。然而,≥2600℃時SiC會分解,但分解出的si又會與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器,但生產(chǎn)時只對單一電爐供電,以便根據(jù)電負荷特性調節(jié)電壓來基本上保持恒功率,大功率電爐要加熱約24 h,停電后生成SiC的反應基本結束,再經(jīng)過一段時間的冷卻就可以拆除側墻,然后逐步取出爐料。
制備黑碳化硅主要是通過在高溫條件下冶煉石英、石焦油的方法進行,因此對溫度的需求較高,如果溫度達不到需求就會產(chǎn)生雜質,所以企業(yè)要熟練掌握這一技術。