Proprietà e applicazioni del carburo di silicio
Il carburo di silicio non è solo un eccellente materiale refrattario. Ma è anche un materiale di macinazione comunemente usato, un materiale anticorrosivo e un materiale termicamente conduttivo. La sostanza chimica principale del carburo di silicio è il SiC, chiamato anche carborundum. Ottiene molte proprietà eccellenti.
Il carburo di silicio utilizzato nei prodotti industriali viene sintetizzato artificialmente ad alte temperature di 2200-2500°C, che sono quasi inesistenti in natura. Le principali materie prime del carburo di silicio sintetico sono la sabbia di quarzo (silice), il coke di petrolio e i materiali ausiliari sono segatura, sale, ecc. L’elemento della sabbia di quarzo è SiO2, che fornisce silicio per il carburo di silicio. L’elemento del coke di petrolio è C, che fornisce carbonio per il carburo di silicio. I materiali ausiliari non partecipano al processo di reazione di fusione e il ruolo dei trucioli di legno è quello di aumentare la permeabilità della carica del forno. Il sale da cucina viene aggiunto solo alla fusione del carburo di silicio verde, facendolo apparire di colore verde.
Diviso per colore, il carburo di silicio comprende il carburo di silicio nero e il carburo di silicio verde . Variano per purezza e durezza. La purezza del carburo di silicio nero è leggermente inferiore a quella del carburo di silicio verde. Il carborundum nero ha un contenuto di SiC non inferiore al 98%. Il carborundum verde ottiene una purezza SiC superiore al 99%. Sono entrambi cristalli di carburo di silicio della fase α.
Sia il carburo di silicio verde che quello nero hanno le seguenti proprietà comuni:
| Indice | Carburo di silicio nero (grado A) | Carburo di silicio verde |
| Composizione chimica | SiC:98-99,2% | SiC 98,8-99,5% |
| Durezza Mohs: | 9.2-9.3 | 9.4-9.5 |
| Durezza Vicker: | 28-32 GPa | 33-34 GPa |
| Peso specifico: | 3,15-3,20 g/ cm3 | 3,2-3,45 g/ cm3 |
| Densità apparente (LPD dipende dalle dimensioni): | 0,8-1,5 g/ cm3 | 0,6-1,5 g/ cm3 |
| Colore: | Nero | Verde |
| Forma delle particelle: | Esagonale | Esagonale |
| Modulo di elasticità | 58-65×10 6psi _ | 58-65×10 6psi _ |
| Coefficiente di espansione termica | 3,9-4,5×10 -6 /°C | 4,0-4,8×10 -6 /°C |
| Conducibilità termica (a 25°C) | 70-130 W/M·K | 60-200 W/M·K |
| Materia prima | Coke di petrolio, sabbia di quarzo | Coke di petrolio, sabbia di quarzo, sale |
| Specifiche disponibili | F12-F220,F230-F1200,P40-P5000 | F12-F220,F230-F2000 |
Sia il carburo di silicio verde che quello nero hanno le seguenti proprietà comuni:
1. Stabilità chimica alle alte temperature:
Il carburo di silicio ha un punto di fusione molto elevato e una buona resistenza alle alte temperature, che può mantenere proprietà fisiche e chimiche stabili in ambienti ad alta temperatura. Il carburo di silicio non si ossida alla temperatura di 1400°C ma forma invece uno strato sottile di biossido di silicio sulla superficie del cristallo. Di conseguenza, la pellicola sottile conferisce all’aspetto del carburo di silicio una lucentezza arcobaleno colorata.
2. Buona resistenza alle alte temperature:
Il carburo di silicio ha un punto di fusione molto elevato e può resistere a temperature elevate che vanno da 1800 a 1900 ° C, con una temperatura a valle di 2300 ° C. Il carburo di silicio ha anche una buona robustezza e resistenza agli urti alle alte temperature, rendendolo un materiale refrattario comunemente usato nella produzione dell’acciaio.
3. Elevata durezza:
Il carburo di silicio ha una durezza estremamente elevata, inferiore solo a quella del diamante. Ciò consente al carburo di silicio di avere un’eccellente resistenza all’usura e prestazioni di rettifica in campi quali attrito, taglio e rettifica. Nella scala Mohs, la durezza di un diamante è Mohs 10.0, la durezza del carburo di silicio verde è Mohs 9.4-9.5 (durezza Vickers 33-34Gpa) e la durezza del carburo di silicio nero è Mohs 9.2-9.3 (durezza Vickers 28-). 32Gpa).
4. Eccellente resistenza alla corrosione:
Il carburo di silicio ha un’eccellente resistenza alla corrosione alla maggior parte degli acidi e degli alcali. Non reagisce con acidi e basi forti e può essere utilizzato stabilmente per lungo tempo a temperature e ambienti chimici complessi.
5. Eccellente conduttività termica:
Il carburo di silicio ha un’elevata conduttività termica, con una conduttività termica di 60-200 W/M · K a temperatura ambiente, che può trasferire efficacemente il calore. Pertanto, è adatto per materiali o rivestimenti termicamente conduttivi, come dissipatori di calore e dissipatori di calore.
6. Coefficiente di dilatazione termica inferiore:
Il coefficiente di dilatazione termica del carburo di silicio è 3,9-4,5 x10-6/℃, utilizzato per realizzare prodotti refrattari e le ceramiche SiC sono meno soggette a scorrimento e deformazione.
7. Prestazione eccellente dell’isolamento:
Il carburo di silicio ha elevate prestazioni di isolamento e può mantenere prestazioni di isolamento stabili ad alte temperature e condizioni di campo elettrico elevato. Pertanto, viene spesso utilizzato come componenti elettronici e materiali isolanti ed è anche la principale materia prima per la generazione di ceramiche al carburo di silicio.
8. Densità apparente inferiore:
Il peso specifico del carburo di silicio è 3,2 g/cm3, inferiore a quello della maggior parte dei metalli e del corindone.
9. Fragilità e tenacità:
Sebbene il carburo di silicio abbia un’elevata durezza, ha una forte fragilità e una tenacità leggermente scarsa. La tenacità del carburo di silicio nero è superiore a quella del carburo di silicio verde.