金鋼砂

金鋼砂

碳化矽又稱金鋼砂或耐火砂。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,莫司硬度是9.5。

基本信息

簡介

包括黑碳化矽和綠碳化矽,其中:黑碳化矽是以石英砂,石油焦和優質矽石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉。

性質

碳化矽的硬度很大,具有優良的導熱和導電性能,高溫時能抗氧化

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。

3 、還可以做五金,玻璃,寶石,玉器等拋光研磨。

碳化矽主要有四大套用領域,即:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。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套用短時間不可能形成規模經濟。

4、高純度的單晶,可用於製造半導體、製造碳化矽纖維。

分類

包括黑碳化矽和綠碳化矽,其中:黑碳化矽是以石英砂,石油焦和優質矽石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料,添加食鹽作為添加劑。

理化性質

物質特性

碳化矽由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、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;用以製成的高級耐火材料,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,碳化矽還大量用於製作電熱元件矽碳棒。
碳化矽的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次於世界上最硬的金剛石(10級),具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。
碳化矽至少有70種結晶型態。α-碳化矽為最常見的一種同質異晶物,在高於2000°C高溫下形成,具有六角晶繫結晶構造(似纖維鋅礦)。β-碳化矽,立方晶繫結構,與鑽石相似,則在低於2000°C生成,結構如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔體的套用上,因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目,而另一種碳化矽,μ-碳化矽最為穩定,且碰撞時有較為悅耳的聲音,但直至今日,這兩種型態尚未有商業上之套用。
因其3.2g/cm3的比重及較高的升華溫度(約2700°C),碳化矽很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下,它都不會熔化,且具有相當低的化學活性。由於其高熱導性、高崩潰電場強度及高最大電流密度,在半導體高功率元件的套用上,不少人試著用它來取代矽。此外,它與微波輻射有很強的耦合作用,並其所有之高升華點,使其可實際套用於加熱金屬。
純碳化矽為無色,而工業生產之棕至黑色系由於含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化矽保護層所致。

物質結構

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餘種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。碳化矽的工業製法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉製。煉得的碳化矽塊,經破碎、酸鹼洗、磁選和篩分或水選而製成各種粒度的產品。

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