Внедрение и применение черного карбида кремния
Черный карбид кремния(сокращенно – черный карбид кремния) – искусственный неметаллический материал, получаемый плавкой в печи сопротивления при высокой температуре, в основном из кварцевого песка и нефтяного кокса. Он имеет черно-серый или темно-черный цвет, чрезвычайно высокую твердость, хорошую теплопроводность и химическую стабильность. Является прекрасным промышленным сырьем и широко используется в производстве абразивов, огнеупоров, в металлургии, керамике, электронике и других областях.
Ⅰ. Эксплуатационные характеристики черного карбида кремния
Твердость по шкале Моосачерный карбид кремнияЕго температура плавления достигает 9,2, уступая только алмазу и кубическому нитриду бора, и он обладает чрезвычайно высокой износостойкостью и ударопрочностью. Температура плавления составляет около 2700 °C, он сохраняет структурную стабильность при высоких температурах и не подвержен разложению и деформации. Кроме того, он обладает хорошей теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения, а также демонстрирует отличную термостойкость в условиях высоких температур и давления.
По своим химическим свойствам чёрный карбид кремния обладает хорошей коррозионной стойкостью к кислотам и щелочам и особенно подходит для промышленного применения в агрессивных средах. Высокая электропроводность делает его альтернативным материалом для некоторых электронагревательных приборов и полупроводниковой промышленности.
Ⅱ. Основные формы и характеристики продукции
Черный карбид кремния может быть изготовлен в различных формах в зависимости от размера частиц и области применения:
Блочный материал: крупные кристаллы после плавки, часто используемые для вторичной переработки или в качестве металлургических добавок;
Зернистый песок (песок F/песок P): используется для изготовления шлифовальных кругов, абразивов для пескоструйной обработки, наждачной бумаги и т. д.;
Микропорошок (серии W, D): используется для сверхточной шлифовки, полировки, спекания керамики и т. д.;
Нанопорошок: используется для высококачественной электронной керамики, теплопроводящих композитных материалов и т. д.
Размер частиц варьируется от F16 до F1200, а размер частиц микропорошка может достигать нанометрового уровня, что может быть индивидуально настроено в соответствии с техническими требованиями различных областей применения.
Ⅲ. Основные области применения черного карбида кремния
1. Абразивные материалы и шлифовальные инструменты
Абразивные материалы – наиболее традиционная и распространённая область применения чёрного карбида кремния. Благодаря высокой твёрдости и способности к самозатачиванию, чёрный карбид кремния может использоваться для изготовления различных абразивных изделий, таких как шлифовальные круги, отрезные диски, наждачная бумага, шлифовальные головки, шлифовальные пасты и т. д., предназначенных для шлифования и обработки таких материалов, как чугун, сталь, цветные металлы, керамика, стекло, кварц и изделия из цемента.
Его преимуществами являются высокая скорость шлифования, высокая устойчивость к засорению и высокая эффективность обработки. Он широко используется в металлообработке, машиностроении, строительстве, отделке и других отраслях.
2. Огнеупорные материалы
Благодаря высокой температурной стабильности и коррозионной стойкости чёрный карбид кремния широко используется в производстве высокотемпературных огнеупорных материалов. Он может быть использован для изготовления карбидкремниевых кирпичей, футеровки печей, тиглей, защитных труб для термопар, печных инструментов, сопел, фурменных кирпичей и т.д. Он также широко используется в высокотемпературных отраслях промышленности, таких как металлургия, цветная металлургия, электроэнергетика, стекольная, цементная и т.д., для продления срока службы оборудования и повышения безопасности эксплуатации.
Кроме того, карбидкремниевые материалы обладают хорошими антиоксидантными свойствами в высокотемпературных окислительных атмосферах и подходят для использования в ключевых деталях воздухонагревателей, доменных печей и другого оборудования.
3. Металлургическая промышленность
В металлургических процессах, таких как производство стали и литье, чёрный карбид кремния может использоваться в качестве раскислителя, нагревателя и науглероживателя. Благодаря высокому содержанию углерода и быстрому выделению тепла, он может эффективно повышать эффективность плавки и качество жидкой стали. Кроме того, он может снижать содержание примесей в процессе плавки и способствовать очистке жидкой стали.
Некоторые сталелитейные заводы также добавляют определенную долю карбида кремния для регулирования состава при выплавке чугуна и ковкого чугуна с целью экономии затрат и повышения эксплуатационных характеристик отливок.
4. Керамика и электронные материалы
Черный карбид кремния также является важным сырьем для производства функциональной керамики. Он может использоваться для изготовления конструкционной, износостойкой, теплопроводящей керамики и т.д. и имеет широкие перспективы применения в электронике, химической промышленности, машиностроении и т.д. Он обладает превосходной теплопроводностью (до 120 Вт/м·К) и часто используется в теплопроводящих материалах для рассеивания тепла, термоинтерфейсах и компонентах для рассеивания тепла в светодиодах.
Кроме того, карбид кремния постепенно проник в область силовых полупроводников и стал основным материалом для высокотемпературных и высоковольтных устройств. Хотя чистота чёрного карбида кремния несколько ниже, чем у зелёного, он также используется в некоторых электронных изделиях среднего и низкого напряжения.
5. Фотоэлектрические и новые энергетические отрасли
Черный порошок карбида кремния широко используется для резки кремниевых пластин в фотоэлектрической промышленности. В качестве абразива для резки алмазной проволокой он обладает такими преимуществами, как высокая твердость и прочность.резкаусилие, низкие потери и гладкая поверхность реза, что помогает повысить эффективность резки и выход кремниевых пластин, а также снизить скорость потерь пластин и производственные затраты.
В связи с непрерывным развитием новых технологий в области энергетики и материалов карбид кремния также разрабатывается для таких новых областей, как добавки к отрицательным электродам литиевых аккумуляторов и носители керамических мембран.
4. Резюме и перспективы
Черный карбид кремния играет незаменимую роль во многих отраслях промышленности благодаря своим превосходным механическим, термическим и химическим свойствам. Благодаря постоянному совершенствованию технологий производства, контролю размера частиц, повышению чистоты и расширению областей применения, черный карбид кремния развивается в сторону высокой производительности и точности.
В будущем, с быстрым ростом таких отраслей, как новая энергетика, электронная керамика, высокотехнологичныешлифование и интеллектуального производства черный карбид кремния будет играть все более важную роль в сфере высокотехнологичного производства и станет основным компонентом системы передовых технологий материалов.