碳化硅又名碳硅石、金刚砂,是一种无机物,化学式为SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、
木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在
**的矿物,莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用广泛、经济
的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。 中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种
,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/2。
碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料,但其应用范围却**过一般的磨料。例如,
它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的窑具材料,它所具有的导电性使
其成为一种重要的电加热元件等。制备SiC制品首先要制备SiC冶炼块[或称:SiC颗粒料,因含有
C且超硬,因此SiC颗粒料曾被称为:金刚砂。但要注意:它与金刚砂(也称:石榴子石)的成
分不同。在工业生产中,SiC冶炼块通常以石英、石油焦等为原料,回收料、乏料,经过粉
磨等工序调配成为配比合理与粒度合适的炉料(为了调节炉料的透气性需要加入适量的木屑,制
备绿碳化硅时还要添加适量食盐)经高温制备而成。高温制备SiC冶炼块的热工设备是的碳化
硅电炉,其结构由炉底、内面镶有电极的端墙、可卸式侧墙、炉心体(全称为:电炉中心的通电
发热体,一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形状与尺寸安装在炉料中心,一般为圆形或矩形。其
两端与电极相连)等组成。该电炉所用的烧成方法俗称:埋粉烧成。它一通电即为加热开始,炉
心体温度约2500℃,甚至更高(2600~2700℃),炉料达到1450℃时开始合成SiC(但SiC主要是在
≥1800℃时形成),且放出co。然而,≥2600℃时SiC会分解,但分解出的si又会与炉料中的C生
成SiC。每组电炉配备一组变压器,但生产时只对单一电炉供电,以便根据电负荷特性调节电压
来基本上保持恒功率,大功率电炉要加热约24 h,停电后生成SiC的反应基本结束,再经过一段
时间的冷却就可以拆除侧墙,然后逐步取出炉料。
停机检修期应对结垢的碳化硅喷嘴及半堵塞碳化硅喷嘴进行清堵或更换,以保证正常的喷雾效果及的脱硫效率。
纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的 α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
制作工艺编辑
由于含量甚少,碳化硅主要多为人造。常见的方法是将石英砂与焦炭混合,利用其中的二氧
化硅和石油焦,加入食盐和木屑,置入电炉中,加热到2000°C左右高温,经过各种化学工艺流
程后得到碳化硅微粉。
根据中国机床工业协会磨料磨具专委会碳化硅会的数据,截至2012年底,**碳化硅产
能达260万吨以上,产能达到1万吨以上的国家有13个,占**总产能的98%。其中中国碳化硅产
能达到220万吨,占**总产能的84%。