Essendo uno dei materiali abrasivi comunemente usati, il carburo di silicio (Carborundum) presenta molti vantaggi in termodinamica, chimica e fisica. È adatto per lappare，abrasivi，vernici e refrattari. Le proprietà del carburo di silicio sono dimostrate nei seguenti aspetti:
Le proprietà del carburo di silicio nei prodotti chimici:
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Il carburo di silicio ha una forte resistenza all’ossidazione.
Quando riscaldato a 1000 °C in aria, il carburo di silicio si ossida solo in superficie, formando un film di biossido di silicio. Il film può proteggere il materiale in carburo di silicio dall’ossidazione.
Quando riscaldata a 1300 ° C, la cristobalite ha iniziato a precipitare nello strato di pellicola di biossido di silicio. Il cambiamento della forma del cristallo ha causato la rottura dello strato di pellicola e il tasso di ossidazione è leggermente aumentato.
Quando riscaldato a 1500-1600 °C, lo strato di pellicola di biossido di silicio si ispessisce e aumenta la capacità di protezione dall’ossidazione. Quindi il carburo di silicio potrebbe essere molto stabile alle alte temperature. Se riscaldato a una temperatura superiore a 1627 °C, la resistenza all’ossidazione del carburo di silicio diminuirà rapidamente.
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Il carburo di silicio ha una forte stabilità chimica.
La stabilità chimica del carburo di silicio è dovuta anche alla sua capacità di resistere all’ossidazione.
Gli effetti di varie sostanze corrosive sul carburo di silicio sono i seguenti:
| Sostanza composta reattiva | Temperatura (°C) | Reazione ed erosione del carburo di silicio |
| MgO | 740 | Nessuna reazione |
| 1000 | Inizia la reazione | |
| 1555 | Ovviamente si verifica la reazione di decomposizione del carburo di silicio | |
| CaO | 1000 | Inizia la reazione |
| 1690-1740 | Produce carburo di calcio e silicato di calcio | |
| Al2O3 | 1700 | Nessuna reazione |
| TiO2 | 1720 | Reazione in presenza di carbonio |
| Cr2O3 | 1600 | La reazione avviene e si forma il silicato di cromo |
| Fe2O3 e FeO | 1300 | Inizia la reazione |
| 1500 | reazione ovvia | |
| 1500-1600 | Fe2O3 reagisce con SiC per formare silicato di ferro in presenza di carbonio | |
| CuO | 800 | Inizia la reazione |
| 1500 | Reazione per produrre silicato di rame | |
| Na2O3 | In un’atmosfera ossidante, il carburo di silicio è completamente ossidato | |
| KOH | Il carburo di calcio si decompone e si scioglie | |
| Carbonato alcalino | Attacca e decompone il carburo di silicio | |
| Na2CO3 | 900 | Attacca e decompone il carburo di silicio |
| K2CO3 | 1100 (per 15 minuti) | Il carburo di silicio è completamente sciolto |
| Caso | 525 | Nessuna reazione |
| FeS | 1200 (per 15 minuti) | Il carburo di silicio è corroso |
| Silicato di sodio | 1300 | In una forte atmosfera ossidante, il carburo di silicio si decompone |
| Silicato di calcio | 1700 (per 15 minuti) | Nessuna reazione |
| 2FeO. SiO2 | 1400 (per 15 minuti) | Reazione |
Le proprietà del carburo di silicio in fisica:
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La durezza del carburo di silicio
La durezza del carburo di silicio è compresa tra l’allumina fusa e il diamante. La durezza Mohs del carburo di silicio nero è 9,2-9,3, la durezza Mohs del carburo di silicio verde è 9,4-9,5. La durezza Vickers del carborundum è 3100-3400kg/mm2. La durezza del carburo di silicio diminuirà con l’aumento della temperatura. Ad una temperatura elevata di 1200 °C, la durezza del carburo di silicio può raggiungere il doppio di quella dell’allumina fusa.
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La tenacità del carburo di silicio
La tenacità dell’abrasivo al carburo di silicio si riferisce alla difficoltà di rottura sotto l’azione di una forza esterna. Prendendo come esempio la grana F46, la tenacità del carborundum testata con il metodo della pressione statica è di circa il 68-78%.
Rispetto all’allumina fusa, la resistenza meccanica del carburo di silicio è maggiore. F120, ad esempio, la resistenza alla compressione del carburo di silicio è 186 KN/cm2 e la resistenza alla compressione dell’abrasivo al corindone è 100 KN/cm2.
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Il colore del carburo di silicio
Il carburo di silicio è diviso in carburo di silicio nero e carburo di silicio verde. Il suo colore è causato dal contenuto e dal tipo di impurità nel cristallo. Il carburo di silicio nero è azzurro-nero, la purezza del SiC nero di prima scelta è del 98%. Il carburo di silicio verde è verde e la purezza del SiC verde di prima scelta è del 99%.
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Conducibilità termica e coefficiente di espansione lineare del carburo di silicio
Il coefficiente di dilatazione termica del carburo di silicio a diverse temperature (x10-6/ °C):
| 100-500 °C | 100-900 °C | 15-1000 °C | 25-1700 °C | 20-1000 °C | 20-1525 °C | 20-1000 °C | 20-1470 °C |
| 4.1 | 4.47 | 4.35 | 4.3 | 5.2 | 4.9 | 4.3 | 4.5 |
Si può notare che ad una temperatura di 25-1400 °C, il coefficiente di dilatazione termica medio del carburo di silicio è 4,4×10-6/°C, mentre il coefficiente di dilatazione termica dell’allumina fusa è 7-8×10-6/°C.
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La conduttività elettrica del carburo di silicio
A causa dell’introduzione di impurità, il carburo di silicio ha proprietà di semiconduttore. La conduttività del carburo di silicio aumenta rapidamente con l’aumento dell’intensità del campo elettrico e ha una caratteristica non lineare. Inoltre, la conduttività del carburo di silicio cambia anche con la temperatura.