Прах от силициев карбид

Прахът от силициев карбид е изключително издръжлив абразивен и огнеупорен материал, използван при производството на високотемпературни електронни устройства.

Производството включва нагряване на силициев пясък с въглеродни източници, като например петролен кокс, в електродъгова пещ, за да се образуват черни и зелени силициеви карбиди; черният силициев карбид има железни примеси, което води до по-тъмни нюанси в покритието.

Имоти

Силициевият карбид (SiC) е промишлен минерал, съставен от силиций и въглерод, който е намерил широко приложение в промишлеността като абразив - от шкурка и шлифовъчни дискове до облицовки на промишлени пещи и керамични плочи за бронежилетки, както и полупроводникови субстрати за светодиоди (LED). SiC се среща и в природата като минерала моисанит. SiC се среща в природата и като минерал моисанит. SiC може да бъде открит в природата и като моисанит. SiC има много приложения, включително използването му като огнеупорна облицовка за промишлени пещи, както и като керамични плочи, използвани при бронежилетките за светлоизлъчващи диоди - той дори се среща в природата като минерала моисанит.

Алуминият се отличава с отлична устойчивост на износване, като издържа на температури до 1400 градуса по Целзий, без да намалява значително своята здравина. Освен това устойчивостта му на корозия се простира до повечето обичайни неорганични киселини, соли и основи; въпреки това той може да корозира при определени обстоятелства, например при контакт с киселинни флуориди или флуороводородни киселини.

SiC е електроизолационен материал с висока якост на опън и ниска специфична плътност, който е едновременно химически стабилен и има електроизолационни свойства, предлагайки добра химическа стабилност, както и немагнитни характеристики. Разтопява се при 2080 градуса по Целзий. Близко разположената структура на SiC позволява тетраедрична координация между силициевите и въглеродните атоми за високо съотношение между якост и тегло и свойства на топлопроводимост.

Праховете от силициев карбид могат да се произвеждат за постигане на различни нива на чистота, кристални структури и размери на частиците. Те могат да се произвеждат чрез различни процеси - карботермична редукция чрез процеса на Ачесън или преобразуване на полимери, както и високотемпературни химични реакции в газова фаза - като до създаването им водят различни методи. След като бъдат приготвени, тези прахове могат да се използват в производството на керамични изделия, като например огнеупорни форми за промишлени пещи или електроизолационни елементи за електронни устройства, като например микропроцесори.

Приложения

Прахът от силициев карбид може да се използва в множество приложения. Като много здрав материал с отлична топлопроводимост и химическа устойчивост, силициевият карбид издържа на екстремни температури, вариращи от разтопено стъкло до 1400 градуса по Целзий (2552 градуса по Целзий). Силициевият карбид често се среща като част от огнеупорни материали като керамика, стъкло и стени на пещи - и дори шлифовъчни дискове и шкурка се произвеждат с помощта на неговата добавка. Освен това силициевият карбид служи като интегрален материал във високотемпературните полупроводници и приложенията в електрониката.

Въглеродът може да бъде открит и в композитни материали като подсилен с въглеродни влакна силициев карбид (CFRC), който често се среща в автомобилните спирачки и бронежилетките поради отличната си якост на опън и способността да издържа на удари с висока скорост.

Агломерираният силициев диоксид често се произвежда чрез агломериране под високо налягане при температури, достигащи до 11 000 градуса по Целзий (1 815 градуса по Целзий). Крайният продукт се отличава с изключително плътно подредена структура, съставена от четири силициеви и четири въглеродни атома, свързани в тетраедрично разположение, немагнитни свойства и устойчивост на повечето химикали, включително алифатни въглеводороди, основи, органични киселини и разтопени соли; той обаче не може да издържи на силни окислители като флуороводородна киселина и калиев флуорид.

Подготовка

Силициевият карбид е изключително твърд огнеупорен материал, който се използва в приложения, включващи шлифовъчни дискове, шлифовъчни камъни, режещи инструменти, пясъкоструене, водни струи и керамика. Освен това той играе важна роля във високотемпературните пещи, използвани за изпичане на стъкла и керамика при високи температури. Предлага се в различни размери на частиците за специфични приложения, както и в черна или бяла форма - най-популярни са първата (кристална структура на вурцит) и втората (цинков бленд).

Прахът от a-SiC има хексагонална кристална структура и твърдост по Моос 7. Той може да издържа на екстремни условия с високата си точка на топене и силна топлопроводимост и няма проблеми с токсичността или неразтворимостта във вода или алкохол. Освен това устойчивостта му срещу органични киселини, основи, соли и киселинни флуориди го прави подходящ за многобройни употреби в промишлеността и инженерните приложения.

Усъвършенстваните приложения изискват производството на по-големи единични кристали от b-SiC по метода на Лели, за да могат след това те да бъдат нарязани на скъпоценни камъни, известни като синтетичен моисанит. SiC може също така да се свързва с помощта на смоли или полимери във влакна, използвани за подсилване на метали и други материали.

Изобретението се отнася до процес за производство на b-SiC прахове чрез смесване на източник на Si, включващ Si и C, с излишък от въглерод, нагряване на състава, след което филтриране, промиване и изсушаване. След като бъдат завършени, тези b-SiC прахове могат лесно да бъдат пулверизирани чрез последващи процеси, като филтриране, промиване и сушене.

Съхранение

Силициевият карбид е едно от най-твърдите вещества в света, като по твърдост съперничи на диаманта и боровия карбид. Използван в приложения, които изискват термични и механични свойства, като например износоустойчиви материали, огнеупори, керамика, полупроводници и полупроводникови абразиви и износоустойчиви приложения; износоустойчиви покрития; устойчивост на термични удари; ниски стойности на термично разширение и висока електропроводимост, силициевият карбид предлага изключителни свойства на здравина, издръжливост и електропроводимост, които го правят универсален избор на материал.

Аерокосмическата индустрия разчита в голяма степен на прахообразни компоненти от SiC, които издържат на екстремна топлина и налягане, включително спирачните системи, използвани в автомобилите, за подобряване на производителността и намаляване на износването на роторите и барабаните. В същото време полупроводниковата индустрия го използва в оборудването за обработка на пластини за по-ефективно управление на топлината, както и за керамични плочи за бронежилетки, които предпазват войниците от удари с висока скорост.

Черният силициев карбид се произвежда в електрическа съпротивителна пещ при високи температури, като за първични суровини се използват кварцов пясък и петролен кокс. Той има средна твърдост между стопения алуминиев оксид и синтетичния диамант и може да се използва като абразивен материал при обработката на материали с ниска якост на опън, като чугун, цветни метали, скали, кожа и каучук. Освен това черният силициев карбид често се използва за производство на огнеупорни материали и металургични добавки.