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      碳化硅磚是什么?用途有哪些?

      文章出處:正耐實業耐火磚廠家 /?發表時間:2019-07-11



            碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中,碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種??梢苑Q為金鋼砂或耐火砂。
      碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)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硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。

           包括黑碳化硅和綠碳化硅,其中:黑碳化硅是以石英砂,石油焦和優質硅石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉,性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和優質硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉。

           常用的碳化硅磨料有兩種不同[1]的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC 97%以上,主要用于磨硬質合金工具。另一種是黑碳化硅,有金屬光澤,含SiC
      95%以上,強度比綠碳化硅大,但硬度較低,主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。
      分子式為SiC,其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉,可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用碳化硅于1891年研制成功,是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供開采的礦源。
       
      1、磨料--主要是因為碳化硅具有很高的硬度,化學穩定性和一定的韌性,所以碳化硅能用于制造固結磨具、涂附磨具和自由研磨,從而來加工玻璃、陶瓷、石材、鑄鐵及某些非鐵金屬、硬質合金、鈦合金、高速鋼刀具和砂輪等。
       
      2、耐火材料和耐腐蝕材料---主要是因為碳化硅具有高熔點(分解度)、化學惰性和抗熱振性,所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品燒成窯爐中用的棚板和匣缽、煉鋅工業豎缸蒸餾爐用的碳化硅磚、鋁電解槽襯、坩鍋、小件爐材等多種碳化硅陶瓷制品。
       
      3、化工用途--因為碳化硅可在溶融鋼水中分解并和鋼水中的離氧、金屬氧化物反應生成一氧化碳和含硅爐渣。所以它可作為冶煉鋼鐵的凈化劑,即用作煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織改良劑。這一般使用低純度的碳化硅,以降低成本。同時還可以作為制造四氯化硅的原料。
       
      4、電工用途--用作加熱元件、非線性電阻元件和高半導體材料。加熱元件如硅碳棒(適用于1100~1500℃工作的各種電爐),非線性電阻元件,各式的避雷閥片。
       
      5、其它配制成遠紅外輻射涂料或制成碳化硅硅板用遠紅外輻射干燥器中。
       
      碳化硅磚的應用:
       
      1、化工、冶金
      碳化硅材料對鐵水、熔渣和堿金屬的侵蝕有高的抗力,和高導熱和耐磨損的特性。在冶煉金屬鋁、銅和鋅時,也大量的采用了各種碳化硅材料作為爐襯或坩堝。在化工、冶金工業中,為了充分利用各種熱爐廢氣中的熱量,經常使用陶瓷熱交換器預熱各種氣體或液體。
       
      2、機械密封
      由于汽車冷卻系統溫度和壓力的提高,要求水泵具有更高的速度,承擔更高的負載。提高水泵使用壽命的重要因素之一是機械密封問題。
       
      3、工業窯爐
      輕工、建材、電子等行業大量使用各種工業窯爐,采用不同材質碳化硅窯具的組合,可以大幅度減少窯具重量及其所占據的空間,提高能量利用率,減輕工人勞動強度。同時由于48碳化硅部件優異的抗熟沖擊性能,燒成升溫速度可以加快。
       
      4.原子能工業用碳化硅復合材料
      碳化硅材料具有低的中子激活行為(中子作用下的放射性),低的停堆余熱,低的氣體(特別對氮氣)滲透率,加之優異的高溫機械性能,使得其可用于核電站用結構材料。
       
      5、耐火材料
       
      國外將碳化硅用作耐火材料的數量大于用作磨料。我國亦在不斷擴大這方面的應用,根據國外廠商的習慣,耐火材料黑色碳化硅通常分為3種牌號:
       
      A、高級耐火材料黑碳化硅。這種牌號的化學成分要求與磨料用黑色碳化硅完全相同,主要用以制造高級碳化硅制品,如重結晶碳化硅制品、燃氣輪機構件、噴嘴、氮化硅結合碳化硅制件、高爐高溫區襯材、高溫窯爐構件、高溫窯裝窯支承件、耐火匣缽等。
       
      B、二級耐火材料黑色碳化硅,含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高溫的窯爐構件,如馬弗爐爐襯材料等。這些構件除利用碳化硅的耐熱性、導熱性外,在很多場合還兼用它的化學穩定性。
       
      C、低品位耐火材料黑色碳化硅,其碳化硅含量要求大于83%,主要用于出鐵槽、鐵水包,煉鋅業和海綿鐵制造業等的內襯。
       
      用碳化硅磚與其他材料一起組成的燃燒室及噴嘴,已應用于火箭技術中。碳化硅基復合材料制備的阿麗亞娜火箭尾噴管已成功應用。碳化硅密度居中,比Al2O3輕20%,硬度和彈性模量較高,價格比B4C低得多,還可用于裝甲車輛和飛機機腹及防彈防刺衣等。碳化硅材料還具有自潤滑性及摩擦系數小,約為硬質合金的一半。它的抗熱震性好、彈性模量高等特點在一些特殊地方獲應用,如用來制成高功率的激光反射鏡其性能優于銅質,由于密度低、剛性好、變形小。CVD與反應燒結的碳化硅輕量化反射鏡已經在空間技術中大量使用。
       
      利用碳化硅陶瓷的高熱導性能,絕緣性好作為大規模集成電路的基片和封裝材料。碳化硅發熱體是一種常用的加熱元件,由于它具有操作簡單方便,使用壽命長,使用范圍廣等優點,成為發熱材料中最經久耐用且價廉物美的一種,使用溫度可達1600℃。此外,碳化硅還可用做避雷器的閥體和遠紅外線發生器等。
       
      利用碳化硅磚的高硬度、耐磨損、耐酸堿腐蝕等性能,在機械工業、化學工業中被用來制備新一代的機械密封材料,如滑動軸承、耐腐蝕的管道、閥片和風機葉片。尤其是作為機械密封材料已被國際上確認為自金屬、氧化鋁、硬質合金以來第四代基本材料,它的抗酸、抗堿性能與其它材料相比是極為優秀的,幾乎沒有一種材料可與之相比。利用碳化硅陶瓷的高熱導性能,可用于冶金工業窯爐中的高溫熱交換器等,使用溫度可達1300℃;用電鍍方法將碳化硅微粉體涂敷于水輪機葉輪上,可以大大提高葉輪的耐磨性能,延長其檢修周期。
       
      用碳化硅制成的托輥,早已成功地應用于軋鋼機上,它比金屬托輥有更好的耐熱性與耐磨性,并能改善所軋鋼材的質量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器,具有很好的耐磨性能;用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可廣泛用于石油和化工等行業。碳化硅還可作為高溫熱機械用材料,被首選為熱機械的耐高溫部件。諸如:作高溫燃汽輪機的燃燒室、渦輪的靜葉片、高溫噴嘴等。用碳化硅制成活塞與氣缸套用于無潤滑油無冷卻的柴油機上,可減少摩擦30%~50%,使噪聲明顯降低。
       
      金剛砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中,碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。目前中國工業生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。
       
      碳化硅制品具有耐高溫、耐磨、耐熱震、耐化學腐蝕、耐輻射和杰出的導電性、導熱性等特別功用,因而在國民經濟各部門中具有廣泛的用處。在我國,綠碳化硅首要用做磨料。黑碳化硅用于制造磨具,多用于切開和研磨抗張強度低的資料,如玻璃、陶瓷、石料和耐火物等,一起也用于鑄鐵零件和有色金屬資料的磨削。綠碳化硅制成的磨具,多用于硬質合金、鈦合金、光學玻璃的磨削,一起也用于缸套的珩磨及高速鋼刀具的精磨。立方碳化硅磨具專用于微型軸承的超精磨。用電鍍辦法將碳化硅微粉涂敷于水輪機葉輪上,可大大提高葉輪的耐磨性;用機械壓力將立方體SiC200號磨粉與W28微粉壓入內燃機的汽缸壁上,可延長缸體壽數一倍以上。
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