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碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种,都属α-SiC.①黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等!②绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具!此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从Ra32~0!
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碳化硅,是一种无机物,化学式为SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成!碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用广泛、经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为20~25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂,1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅.
由于天然含量甚少,碳化硅主要多为人造!常见的方法是将石英砂与焦炭混合,利用其中的二氧化硅和石油焦,加入食盐和木屑,置入电炉中,加热到2000°C左右高温,经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉.碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料,但其应用范围却超过一般的磨料!例如,它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的窑具材料之一,它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等!制备SiC制品首先要制备SiC冶炼块[或称:SiC颗粒料,因含有C且超硬,因此SiC颗粒料曾被称为:金刚砂.
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[4]中国碳化硅冶炼企业主要分布在甘肃、宁夏、青海、新疆、四川等地,约占总产能85%.2012年在中国发展速度放缓的情况下,生产情况普遍不理想,加之光伏企业举步维艰,碳化硅作为耐材、磨料和光伏行业的基础原材料,出口和内销均大幅下滑。绿碳化硅微粉加工企业更是身陷光伏企业的债务链条,多数冶炼企业没有开工,或者短暂开工后即停产.因其2g/cm3的比重及较高的升华温度(约2700°C)[1],碳化硅很适合做为轴承或高温炉之原料物件!
碳化硅至少有70种结晶型态!α-碳化硅为较常见的一种同质异晶物,在高于2000°C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)!β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000°C生成,结构如页面附图所示。虽然在异相触媒担体的应用上,因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目,而另一种碳化硅,μ-碳化硅较为稳定,且碰撞时有较为悦耳的声音,但直至今日,这两种型态尚未有商业上之应用!高温煅烧后的炉料从外到内分别是:未反应料(在炉中起保温作用)、氧碳化硅(半反应料,主要成分是C与SiO)、粘结物层(是粘结很紧的物料层,主要成分是C、SiO40%~60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸盐)、无定形物层(主要成分是70%~90%SiC,而且是立方SiC即β-sic,其余是C、SiO2及Fe、ACa、Mg的碳酸盐)、二级品SiC层(主要成分是90%~95%SiC,该层已生成六方SiC,但结晶体较小、很脆弱,不能作为磨料)、一级品SiC((SiC含量96%,而且是六方SiC即口一SiC的粗大结晶体)、炉芯体石墨.
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高纯度碳化硅现货供应
但要注意:它与天然金刚砂(石榴子石)的成分不同!在工业生产中,SiC冶炼块通常以石英、石油焦等为原料,辅助回收料、乏料,经过粉磨等工序调配成为配比合理与粒度合适的炉料(为了调节炉料的透气性需要加入适量的木屑,制备绿碳化硅时还要添加适量食盐)经高温制备而成。高温制备SiC冶炼块的热工设备是专用的碳化硅电炉,其结构由炉底、内面镶有电极的端墙、可卸式侧墙、炉心体(全称为:电炉中心的通电发热体,一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形状与尺寸安装在炉料中心,一般为圆形或矩形.
在任何已能达到的压力下,它都不会熔化,且具有相当低的化学活性.由于其高热导性、高崩溃电场强度及高最大电流密度,在半导体高功率元件的应用上,不少人试着用它来取代硅[1]!此外,它与微波辐射有很强的耦合作用,并其所有之高升华点,使其可实际应用于加热金属!纯碳化硅为无色,而工业生产之棕至黑色系由于含铁之不纯物。晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生之二氧化硅保护层所致![3]物质结构纯碳化硅是无色透明的晶体!
在炼钢中放入硅球可以起到脱氧剂的应用,使钢水中的氧气快速脱氧,提高钢材的硬度与质量。
硅球可以大大减少冶金所耗费的成本问题,成本低了质量却很好也就意味着大大提高了利润。
电工用途在电工方面,碳化硅主要是用作加热元件、电阻、二极管、晶体管和热敏器件。碳化硅加热元件常见的是碳硅棒,它适用于1100~1600℃工作的各种电炉,低于1100℃时用镍铬丝元件是更经济的,而高于1600℃时,碳化硅就很容易氧化了。各式避雷器阀片是碳化硅非线性电阻体中zui常见的产品。它应用的是含铝的专门冶炼的黑色碳化硅。随着集微电子技术和精密机械加工技术有点于一体的微机电系统(MEMS)的出现和它们被日益广泛地应用,SiC作为高温半导体材料,同时拥有良好的机械性能和电性能,在这一领域也有望得到应用。如可以制成各种耐高温气体传感器、压力传感器等
钢铁冶金添加剂在国外,目前碳化硅的zui重要的化学用途是作为冶炼钢铁的净化剂,即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。碳化硅可在熔融钢水中分解并和钢水中的游离氧、金属氧化物反应生成一氧化tan和含硅炉渣,在冶炼铸铁时往往过量地加入碳化硅,以使少量硅进入铁液中,这一处理净化了铸铁的结构,促进了它制成的铸件的完善。不论在平炉或转炉中都可加入碳化硅。加入的碳化硅或者是以松散的形式,或是以弱结合砖的形式。所用...
钢铁冶金添加剂在国外,目前碳化硅的zui重要的化学用途是作为冶炼钢铁的净化剂,即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。碳化硅可在熔融钢水中分解并和钢水中的游离氧、金属氧化物反应生成一氧化tan和含硅炉渣,在冶炼铸铁时往往过量地加入碳化硅,以使少量硅进入铁液中,这一处理净化了铸铁的结构,促进了它制成的铸件的完善。不论在平炉或转炉中都可加入碳化硅。加入的碳化硅或者是以松散的形式,或是以弱结合砖的形式。所用的碳化硅有时是工业纯度(如同磨料碳化硅那样),但经常用的是所谓火砖,即含SiC85%左右的二级品砂,以降低成本。
有色金属冶炼工业的应用利用碳化硅具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,做高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉。精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,xin粉炉用弧形板,热电偶保护管等。目前我国生产的碳化硅耐火材料主要有:磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板、炼锌工业竖罐蒸馏炉和锌精馏塔用的碳化硅砖(Zn和SiC不起反应)等。此外还可制作火箭喷管、燃气轮叶片。铝电解槽、小件炉材、保护管、支垫座架等多种碳化硅...
有色金属冶炼工业的应用利用碳化硅具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,做高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉。精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,xin粉炉用弧形板,热电偶保护管等。目前我国生产的碳化硅耐火材料主要有:磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板、炼锌工业竖罐蒸馏炉和锌精馏塔用的碳化硅砖(Zn和SiC不起反应)等。此外还可制作火箭喷管、燃气轮叶片。铝电解槽、小件炉材、保护管、支垫座架等多种碳化硅产品。