碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我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3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。
【理化性质】
分子式为SiC,其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用。 纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
牌号 |
粒度范围 |
化学成分/% |
||
SiC |
F.C |
Fe2O3 |
||
C |
F4-F90 P12-P100 |
≥98.60 |
≤0.20 |
≤0.40 |
F100-F150 P120-P150 |
≥98.10 |
≤0.25 |
≤0.50 |
|
F180-F220 P180-P220 |
≥97.20 |
≤0.30 |
≤0.55 |
|
F230-F280 P240-P360 |
≥97.20 |
≤0.30 |
≤0.55 |
|
F320-F500 P400-P1000 |
≥97.00 |
≤0.35 |
≤0.60 |
|
F600-F800 P1200-P1500 |
≥96.50 |
≤0.40 |
≤0.60 |
|
F1000-F1200 P2000-P2500 |
≥95.50 |
≤0.50 |
≤0.70 |
新莫氏硬度13级,威氏硬度3100-3400kg/mm2,不同晶面硬度不同,
碳化硅的化学性质是他的抗氧化性,碳化硅在空气中加热时候表面能生成一层二氧化硅薄膜。限制里氧化作用,可以在1600高温下稳定使用。超过1627度时,氧化膜遭到破坏。
碳化硅在1300度时容易被硅酸钠侵蚀因此碳化硅陶瓷砂轮不宜用水玻璃做湿润剂。
【生产工艺】
碳化硅的工业制法是用石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。
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98.5%,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SiC99%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Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
【用途】
(1)作为磨料,绿碳化硅具有较高的硬度和一定的韧性,多用于加工光学玻璃,硬质合金,钛合金,轴承钢。高速钢刀具。黑碳化硅多用于切割和研磨抗张强度低的材料,有色金属材料。灰铸铁件,玻璃,陶瓷石材,和耐火制品。可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。
(2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。高温炉窑构件和支撑件。在电炉中作加热式炉底。热换器,热电偶套管。炼铁高炉用于出铁槽,铁水包内衬,耐火砖。炼钢脱氧剂,铸铁组织改良剂,黑碳化硅含量大于90%,F.C小于4%,FE小于1%都可以用做冶金脱氧剂。
(3)在电工行业,碳化硅材料广泛用作电热元件,高温半导体材料。远红外线板,避雷器阀片材料。
(4)在化工行业,利用它的化学稳定性,做各种化工管道阀门。
5,用电镀法把碳化硅微粉涂敷在汽轮机或者水轮机的叶轮上,可以大大叶轮的耐磨性。
6,以碳化硅为主要原料的陶瓷体用谨慎支撑板衬贴后可做防弹材料。
1、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,作高温间接加热材料,如坚罐蒸馏炉。精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,锌粉炉用弧型板,热电偶保护管等。
2、钢铁行业方面的应用
利用碳化硅的耐腐蚀。抗热冲击耐磨损。导热好的特点,用于大型高炉内衬了使用寿命。
3、冶金选矿行业的应用
碳化硅硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能,是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器,矿斗内衬的理想材料,其耐磨性能是铸铁.橡胶使用寿命的5—20倍,也是航空飞行跑道的理想材料。
4、建材陶瓷,砂轮工业方面的应用
利用其导热系数。热辐射,高热强度大的特性,制造薄板窑具,不仅能减少窑具容量,还了窑炉的装容量和产品质量,缩短了生产周期,是陶瓷釉面烘烤烧结理想的间接材料。
5、节能方面的应用
利用良好的导热和热稳定性,作热交换器,燃耗减少20%,节约燃料35%,使生产率20-30%。特别是矿山选厂用排放输送管道的内放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍。
绿碳化硅微粉用途:
机器零部件抛光、金属产品抛光、气缸、活塞环、泵体、喷嘴、轴承、滚轴与滚珠以及量仪的抛光,玻璃镜片、棱镜、平晶等产品抛光。
碳化硅微粉广泛应用于耐火材料,耐磨地坪、泡沫陶瓷、特种涂料、耐腐油漆、脱流等行业