Propriedades e aplicações do carboneto de silício

O carboneto de silício não é apenas um excelente material refratário. Mas também é um material de moagem comumente usado, material anticorrosivo e material termicamente condutor. O principal produto químico do carboneto de silício é o SiC, com outro nome carborundo. Obtém muitas propriedades excelentes.

O carboneto de silício utilizado em produtos industriais é sintetizado artificialmente em altas temperaturas de 2.200-2.500 ° C, quase inexistente na natureza. As principais matérias-primas do carboneto de silício sintético são areia de quartzo (sílica), coque de petróleo e os materiais auxiliares são serragem, sal, etc. O elemento da areia de quartzo é o SiO2, que fornece silício para o carboneto de silício. O elemento do coque de petróleo é C, que fornece carbono para o carboneto de silício. Os materiais auxiliares não participam do processo de reação de fundição, e o papel dos cavacos de madeira é aumentar a permeabilidade da carga do forno. O sal de cozinha só é adicionado à fundição do carboneto de silício verde, fazendo-o parecer verde. 

Dividido por cor, o carboneto de silício inclui o carboneto de silício preto e o carboneto de silício verde . Eles variam em pureza e dureza. A pureza do carboneto de silício preto é ligeiramente inferior à do carboneto de silício verde. O carborundum preto obtém um teor de SiC não inferior a 98%. O carborundum verde obtém pureza de SiC superior a 99%. Ambos são fase α de cristais de carboneto de silício.

Tanto o carboneto de silício verde quanto o preto têm as seguintes propriedades comuns:

Tanto o carboneto de silício verde quanto o preto têm as seguintes propriedades comuns:

1. Estabilidade química em alta temperatura:

O carboneto de silício tem um ponto de fusão muito alto e boa resistência a altas temperaturas, o que pode manter propriedades físicas e químicas estáveis ​​em ambientes de alta temperatura. O carboneto de silício não oxida a uma temperatura de 1400 ° C, mas forma uma camada fina de dióxido de silício na superfície do cristal. Como resultado, o filme fino também dá à aparência de carboneto de silício um brilho colorido do arco-íris.

2. Boa resistência a altas temperaturas:

O carboneto de silício tem um ponto de fusão muito alto e pode suportar altas temperaturas variando de 1.800 a 1.900 ° C, com uma temperatura a jusante de 2.300 ° C. O carboneto de silício também possui boa resistência e resistência ao impacto em altas temperaturas, tornando-o um material refratário comumente usado. na produção de aço.

3. Alta dureza:

O carboneto de silício possui dureza extremamente alta, apenas inferior à do diamante. Isso permite que o carboneto de silício tenha excelente resistência ao desgaste e desempenho de retificação em áreas como fricção, corte e retificação. Na escala de Mohs, a dureza de um diamante é Mohs 10,0, a dureza do carboneto de silício verde é Mohs 9,4-9,5 (dureza Vickers 33-34Gpa) e a dureza do carboneto de silício preto é Mohs 9,2-9,3 (dureza Vickers 28- 32Gpa).

4. Excelente resistência à corrosão:

O carboneto de silício possui excelente resistência à corrosão à maioria dos ácidos e álcalis. Não reage com ácidos e bases fortes e pode ser usado de forma estável por um longo tempo sob temperaturas e ambientes químicos complexos.

5. Excelente condutividade térmica:

O carboneto de silício possui alta condutividade térmica, com condutividade térmica de 60-200 W/M · K à temperatura ambiente, o que pode transferir calor com eficácia. Portanto, é adequado para materiais ou revestimentos termicamente condutores, como dissipadores de calor e dissipadores de calor.

6. Menor coeficiente de expansão térmica:

O coeficiente de expansão térmica do carboneto de silício é 3,9-4,5 x10-6/℃, usado para fazer produtos refratários e a cerâmica SiC é menos propensa a fluência e deformação.

7. Excelente desempenho de isolamento:

O carboneto de silício tem alto desempenho de isolamento e pode manter um desempenho de isolamento estável sob altas temperaturas e condições de alto campo elétrico. Portanto, é frequentemente utilizado como componentes eletrônicos e materiais de isolamento e também é a principal matéria-prima para a geração de cerâmicas de carboneto de silício.

8. Menor densidade aparente:

A gravidade específica do carboneto de silício é de 3,2g/cm3, que é menor que a da maioria dos metais e do corindo.

9. Fragilidade e tenacidade:

Embora o carboneto de silício tenha alta dureza, ele apresenta forte fragilidade e tenacidade ligeiramente baixa. A tenacidade do carboneto de silício preto é maior que a do carboneto de silício verde.

O carboneto de silício funciona bem em muitas aplicações. Aplica-se principalmente nos seguintes aspectos:

1. Abrasivos e ferramentas abrasivas:

O carboneto de silício possui excelente resistência ao desgaste e é amplamente utilizado na preparação de produtos abrasivos. O carboneto de silício preto é adequado para a produção de rebolos, lixa de água, escovas abrasivas de carboneto de silício, discos de areia de papel de aço, rebolos de fibra, etc. Essas ferramentas abrasivas são usadas para retificar metais, ligas, madeira e vidro comum. O carboneto de silício verde é adequado para a produção de produtos abrasivos, como rebolos de resina, rebolos de diamante, discos de retificação de água, pedras de brunimento, rebolos de PVA e blocos de retificação de argila diamantada.

2. Moagem e polimento:

O carboneto de silício, como abrasivo, pode ser amplamente utilizado para jato de areia e passivação de mármore, granito, ligas de titânio e ligas de cobre. O uso típico é realizar tratamento de passivação de arestas em ligas duras de carboneto de tungstênio. O pó de carboneto de silício é usado em retificadoras de dupla face para moer ligas e produtos cerâmicos com água para obter rugosidade superficial ideal. Além disso, o carboneto de silício, como meio de moagem para retificadoras, pode trabalhar junto com pedras de amolar ou areia de nogueira para rebarbar e polir peças de aço inoxidável, liga e jade.

3. Produtos cerâmicos:

O carboneto de silício pode ser usado para preparar vários produtos cerâmicos, como vedações cerâmicas, rolamentos cerâmicos, tubos cerâmicos, bicos de carboneto de silício, etc. Também pode ser usado para produzir cerâmica de espuma, membranas de filtro cerâmico de carboneto de silício metalúrgico, armadilha de partículas diesel Membranas cerâmicas , e é frequentemente usado para produzir placas de cerâmica anti-bala, cerâmica composta de carboneto de silício e carboneto de boro e outras cerâmicas industriais.

4. Materiais refratários:

O carboneto de silício pode ser usado para fazer tijolos refratários, cadinhos de carboneto de silício, cargas de fornos de carboneto de silício e outros produtos, e desempenha um papel importante na produção da indústria siderúrgica.

5. Indústria de revestimento:

O carboneto de silício possui alta resistência ao desgaste e à corrosão. Pode funcionar como um aditivo para revestimentos antiaderentes de Teflon (Teflon), revestimentos UV e fluoropolímero. Este aditivo melhora muito a resistência à oxidação e à corrosão dos revestimentos.

6. Dispositivos eletrônicos:

O carboneto de silício tem boa condutividade térmica e estabilidade em altas temperaturas. É adequado para fazer dissipadores de calor eletrônicos, materiais de embalagem eletrônica, dispositivos semicondutores de potência, etc.
Além disso, o SiC também é amplamente utilizado na indústria química, aeroespacial, fabricação automotiva e outros campos, desempenhando um papel importante.