金鋼砂

金鋼砂

碳化矽又稱金鋼砂或耐火砂。碳化矽是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化矽時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。目前我國工業生產的碳化矽分為黑色碳化矽和綠色碳化矽兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2,莫司硬度是9.5。

基本介紹

  • 中文名:金鋼砂
  • 又稱:金鋼砂或耐火砂
  • 顯微硬度:2840~3320kg/mm2
  • 比重:3.20~3.25
簡介,性質,用途,分類,理化性質,物質特性,物質結構,

簡介

包括黑碳化矽和綠碳化矽,其中:黑碳化矽是以石英砂,石油焦和優質矽石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉。

性質

碳化矽的硬度很大,耐高溫,高溫時能抗氧化。

用途

(1)作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
(2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
(3 )還可以做五金,玻璃,寶石,玉器等拋光研磨。
碳化矽主要有四大套用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化矽粗料已能大量供應,不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化矽粉體的套用短時間不可能形成規模經濟。
(4)高純度的單晶,可用於製造半導體、製造碳化矽纖維。

分類

包括黑碳化矽和綠碳化矽,其中:黑碳化矽是以石英砂,石油焦和優質矽石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料,添加食鹽作為添加劑。

理化性質

物質特性

碳化矽由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化矽粉末塗布於水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以製成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化矽(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,並便於控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化矽還大量用於製作電熱元件矽碳棒
碳化矽的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次於世界上最硬的金剛石(10級),具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。
碳化矽至少有70種結晶型態。α-碳化矽為最常見的一種同質異晶物,在高於2000 °C高溫下形成,具有六角晶繫結晶構造(似纖維鋅礦)。β-碳化矽,立方晶系結構,與鑽石相似,則在低於2000 °C生成,結構如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔體的套用上,因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目,而另一種碳化矽,μ-碳化矽最為穩定,且碰撞時有較為悅耳的聲音,但直至今日,這兩種型態尚未有商業上之套用。
因其3.2g/cm3的比重及較高的升華溫度(約2700 °C),碳化矽很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下,它都不會熔化,且具有相當低的化學活性。由於其高熱導性、高崩潰電場強度及高最大電流密度,在半導體高功率元件的套用上,不少人試著用它來取代。此外,它與微波輻射有很強的耦合作用,並其所有之高升華點,使其可實際套用於加熱金屬。
純碳化矽為無色,而工業生產之棕至黑色系由於含之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化矽保護層所致。

物質結構

純碳化矽是無色透明的晶體。工業碳化矽因所含雜質的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。[3]碳化矽晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化矽)。α-SiC由於其晶體結構中碳和矽原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發現70餘種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。碳化矽的工業製法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉製。煉得的碳化矽塊,經破碎、酸鹼洗、磁選和篩分或水選而製成各種粒度的產品。

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