Порошок карбіду кремнію

Порошок карбіду кремнію - надзвичайно міцний абразивний і вогнетривкий матеріал, що використовується у виробництві високотемпературних електронних пристроїв.

Виробництво включає нагрівання кварцового піску з джерелами вуглецю, такими як нафтовий кокс, в електричній дуговій печі з утворенням чорного і зеленого карбідів кремнію; чорний кремнезем має домішки заліза, що надає йому темнішого відтінку в обробці.

Властивості

Карбід кремнію (SiC) - це промисловий мінерал, що складається з кремнію і вуглецю, який знайшов широке застосування в промисловості як абразив - від наждачного паперу і шліфувальних кругів до футеровки промислових печей і керамічних пластин для бронежилетів, а також напівпровідникових підкладок для світлодіодів (LED). SiC також зустрічається в природі у вигляді мінералу муассаніту. SiC також зустрічається в природі як мінерал муассаніт. SiC також можна знайти в природі як муассаніт. SiC має багато застосувань, включаючи використання в якості вогнетривкої футеровки для промислових печей, а також керамічних пластин, що використовуються в бронежилетах для світлодіодів - він навіть існує в природі у вигляді мінералу муассаніту.

Алюміній має чудову стійкість до стирання, витримуючи температуру до 1400 градусів за Цельсієм без значного зниження міцності. Крім того, його корозійна стійкість поширюється на більшість поширених неорганічних кислот, солей і лугів, проте за певних обставин він може піддаватися корозії, наприклад, при контакті з фторидами кислот або плавиковою кислотою.

SiC - це електроізоляційний матеріал з високою міцністю на розрив і низькою питомою вагою, який має одночасно хімічну стабільність і електроізоляційні властивості, пропонуючи хорошу хімічну стабільність, а також немагнітні характеристики. Він плавиться при 2080 градусах за Цельсієм. Близькоупакована структура SiC забезпечує тетраедричну координацію між атомами кремнію та вуглецю, завдяки чому досягається високе співвідношення міцності до ваги та теплопровідності.

Порошки карбіду кремнію можуть бути виготовлені для досягнення різних рівнів чистоти, кристалічних структур і розмірів частинок. Вони можуть бути виготовлені за допомогою різних процесів - карботермічного відновлення за Ачесоном або перетворення полімерів, а також високотемпературних газофазних хімічних реакцій - з використанням різних методів, що призводять до їх створення. Після приготування ці порошки можна використовувати у виробництві керамічних виробів, таких як вогнетривкі форми для промислових печей або елементи електроізоляції для електронних пристроїв, таких як мікропроцесори.

Додатки

Порошок карбіду кремнію можна використовувати в багатьох сферах. Як дуже міцний матеріал з чудовою теплопровідністю і хімічною стійкістю, карбід кремнію витримує екстремальні температури від розплавленого скла до 1 400 градусів за Цельсієм (2 552 градусів за Фаренгейтом). Карбід кремнію часто зустрічається у складі вогнетривів, таких як кераміка, скло та стіни печей, і навіть шліфувальні круги та наждачний папір виготовляються з його добавкою. Крім того, карбід кремнію слугує невід'ємним матеріалом у високотемпературних напівпровідниках та електроніці.

Вуглець також можна знайти в композитних матеріалах, таких як армований вуглецевим волокном карбід кремнію (CFRC), який зазвичай використовується в автомобільних гальмах і бронежилетах завдяки своїй чудовій міцності на розрив і здатності витримувати високошвидкісні удари.

Спечений діоксид кремнію часто отримують методом спікання під високим тиском при температурі до 11 000 градусів за Цельсієм (1 815 градусів за Фаренгейтом). Кінцевий продукт має надзвичайно щільно упаковану структуру, що складається з чотирьох атомів кремнію і чотирьох атомів вуглецю, з'єднаних разом у тетраедричному розташуванні, немагнітні властивості і може протистояти більшості хімічних речовин, включаючи аліфатичні вуглеводні, луги, органічні кислоти і розплавлені солі; однак він не може протистояти сильним окислювачам, таким як фтористоводнева кислота і фторид калію.

Підготовка

Карбід кремнію - надзвичайно твердий вогнетривкий матеріал, який використовується для виготовлення шліфувальних кругів, точильних каменів, ріжучих інструментів, піскоструминних апаратів, гідроабразивних різаків та кераміки. Крім того, він є невід'ємною частиною високотемпературних печей, що використовуються для випалювання скла та кераміки при високих температурах. Доступний у різних розмірах частинок для конкретних застосувань, а також у чорній або білій формах - найпопулярніша перша (кристалічна структура вюрциту) і друга (цинкова суміш).

Порошок a-SiC має гексагональну кристалічну структуру і твердість за шкалою Мооса 7. Він може витримувати екстремальні умови завдяки високій температурі плавлення і сильній теплопровідності, а також не має проблем з токсичністю і не розчиняється у воді або спирті. Крім того, стійкість до органічних кислот, лугів, солей і фторидів кислот робить його придатним для багатьох застосувань у промисловості та машинобудуванні.

Для більш складних застосувань потрібні більші монокристали b-SiC, які виробляються за методом Lely, щоб потім їх можна було вирізати в дорогоцінні камені, відомі як синтетичний муассаніт. SiC також може бути скріплений між собою за допомогою смол або полімерів у волокна, які використовуються для армування металів та інших матеріалів.

Винахід стосується способу виготовлення порошків b-SiC шляхом змішування джерела Si, що містить Si і C, з надлишком вуглецю, нагрівання композиції, а потім фільтрування, промивання і сушіння. Після завершення процесу ці порошки b-SiC можуть бути легко подрібнені за допомогою наступних процесів, таких як фільтрація, промивання та сушіння.

Зберігання

Карбід кремнію - одна з найтвердіших речовин у світі, за твердістю конкурує з алмазом і карбідом бору. Застосовуваний у сферах, де потрібні термічні та механічні властивості, такі як зносостійкі матеріали, вогнетриви, кераміка, напівпровідники та напівпровідникові абразиви; зносостійкі покриття; стійкість до термічних ударів; низький коефіцієнт теплового розширення та висока електропровідність, карбід кремнію пропонує виняткову міцність, довговічність та електропровідність, що робить його універсальним матеріалом.

Аерокосмічна промисловість значною мірою покладається на компоненти з порошкового діоксиду кремнію, які витримують екстремальну температуру і тиск, зокрема гальмівні системи, що використовуються в автомобілях для покращення продуктивності та зменшення зносу роторів і барабанів. Тим часом напівпровідникова промисловість використовує його в обладнанні для обробки пластин, щоб ефективніше керувати теплом, а також у керамічних пластинах для бронежилетів, які захищають солдатів від високошвидкісних ударів.

Чорний карбід кремнію виготовляється в електричній печі опору при високих температурах з використанням кварцового піску і нафтового коксу як основної сировини. Він має середню твердість між плавленим електрокорундом і синтетичним алмазом і може використовуватися як абразивний матеріал при обробці матеріалів з низькою міцністю на розрив, таких як чавун, кольорові метали, гірські породи, шкіра та гума. Крім того, чорний карбід кремнію часто використовується у виробництві вогнетривів і металургійних добавок.