黑碳化硅的制作工艺
黑碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料,但其应用范围却超过一般的磨料。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之一,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:它与天然金刚砂(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,辅助回收料、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,制备绿黑碳化硅时还要添加适量)经高温制备而成。
高温制备SiC冶炼块的热工设备是专用的黑碳化硅电炉,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,滁州黑碳化硅,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。
制备黑碳化硅主要是通过在高温条件下冶炼石英、石焦油的方法进行,因此对温度的需求较高,如果温度达不到需求就会产生杂质,所以企业要熟练掌握这一技术。
黑碳化硅颗粒的主要应用
1、有色金属冶炼工业的应用 利用碳化硅具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料,如坚罐蒸馏炉。精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,炉用弧型板,热电偶保护管等。
2、钢铁行业方面的应用 利用碳化硅的耐腐蚀。抗热冲击耐磨损。导热好的特点,用于大型高炉内衬提高了使用寿命。
3、冶金选矿行业的应用 碳化硅硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能,黑碳化硅砂轮,是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器,矿斗内衬的理想材料,其耐磨性能是铸铁.橡胶使用寿命的5—20倍,也是航空飞行跑道的理想材料之一。
4、建材陶瓷,砂轮工业方面的应用 利用其导热系数。热辐射,高热强度大的特性,黑碳化硅生产厂家,制造薄板窑具,不仅能减少窑具容量,黑碳化硅价格,还提高了窑炉的装容量和产品质量,缩短了生产周期,是陶瓷釉面烘烤烧结理想的间接材料。
5、节能方面的应用 利用良好的导热和热稳定性,作热交换器,燃耗减少20%,节约燃料35%,使生产率提高20-30%。特别是矿山选厂用排放输送管道的内放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍。
利用其导热系数?热辐射,高热强度大的特性,制造薄板窑具,不仅能减少窑具容量,还提高了窑炉的装容量和产品质量,缩短了生产周期,是陶瓷釉面烘烤烧结理想的间接材料.
与普通硅相比,采用碳化硅的元器件有如下特性:
1、高压特性
碳化硅器件是同等硅器件耐压的10倍,碳化硅肖特基管耐压可达2400V。碳化硅场效应管耐压可达数万伏,且通态电阻并不很大。
2、高频特性
3、高温特性
在硅材料已经接近理论性能极限的今天,SiC功率器件因其高耐压、低损耗、等特性,一直被视为“理想器件”而备受期待。然而,相对于以往的Si材质器件,SiC功率器件在性能与成本间的平衡以及其对高工艺的需求,将成为SiC功率器件能否真正普及的关键。
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