黑碳化硅和綠碳化硅的工藝過程及不同應(yīng)用

時(shí)間：2025-01-03作者：鞏義市宏豐耐火材料有限公司瀏覽：350

碳化硅耐磨材料通常以石英石、原油焦炭為首要原材料。他們在材料準(zhǔn)備工藝流程中通過機(jī)械加工制造，變成合適的粒度分布，隨后依照化學(xué)計(jì)算，混和變成爐料。耐磨材料調(diào)整爐料的透氣性能，在配爐料時(shí)要加適當(dāng)?shù)哪驹?。制煉綠碳化硅時(shí)，爐料中還需要加適當(dāng)?shù)氖秤名}。

爐料裝在間歇性熱處理爐內(nèi)。電阻爐兩邊是端墻，近**上有石墨電。爐活性炭纖維即連于兩電級中間。爐芯周邊裝的是參與反映的爐料，外界則是隔熱保溫料。制煉時(shí)，加熱爐配電，爐芯體溫度升高，做到2600~2700℃。電加熱根據(jù)爐芯表層發(fā)送給爐料，使之慢慢加溫，做到1450℃以上時(shí)，即產(chǎn)生化學(xué)變化，轉(zhuǎn)化成碳化硅，并逸出一氧化碳。伴隨著時(shí)間的變化，爐料高溫范疇不斷發(fā)展，產(chǎn)生的碳化硅也愈來愈多。它在爐膛內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生，揮發(fā)挪動(dòng)，結(jié)晶成長，集聚變成一個(gè)圓柱形的結(jié)晶筒。結(jié)晶筒的內(nèi)腔因受高溫，出2600℃的一部分就開始溶解。分解出的硅又與爐料中的碳融合而變成新的碳化硅。爐自合閘前期，電加熱關(guān)鍵一部分用以加溫爐料，而用于產(chǎn)生碳化硅的發(fā)熱量僅僅較少的一部分。合閘中后期，產(chǎn)生碳化硅常用的發(fā)熱量所占占比比較大。合閘中后期，熱損害占關(guān)鍵一部分。調(diào)節(jié)送額定功率與時(shí)間的關(guān)聯(lián)，甄選出有益的斷電時(shí)間，以期得到好是的電加熱使用率。大功率電阻爐通常挑選 合閘時(shí)間在24鐘頭上下，便于工作分配。在這個(gè)基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)加熱爐輸出功率與火爐規(guī)格型號的關(guān)聯(lián)。

熱處理爐合閘全過程中，除開產(chǎn)生碳化硅這一基本上反映外，爐料中各種各樣殘?jiān)伯a(chǎn)生一系列化學(xué)的和物理學(xué)的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生偏移。食用鹽也是如此。爐料在制煉全過程中持續(xù)降低，爐料表層形變下移。反映所生成的一氧化碳則彌漫著于空氣中，變成環(huán)境污染周邊空氣的有毒成份。

斷電后，反映全過程基本上完畢。但因?yàn)榛馉t非常大，蓄發(fā)熱量就非常大，一時(shí)制冷不上，爐內(nèi)溫度還足夠造成化學(xué)變化，因而，爐表層仍再次有小量一氧化碳逸出。針對功率大的加熱爐而言，持續(xù)的殘留反映可達(dá)3~4鐘頭。這時(shí)的反映相比合閘時(shí)的化學(xué)反應(yīng)而言，是無足輕重的。但由于那時(shí)候爐外表溫度早已降低，一氧化碳燃燒不。從安全生產(chǎn)視角而言，仍應(yīng)予以充足高度重視。

斷電后通過一段時(shí)間制冷，就可以拆卸爐體，隨后逐漸取下爐內(nèi)各種各樣原材料。

制煉后爐內(nèi)的物料，從里到外，組成以下各物層：

(1)沒經(jīng)反映的原材料

這一部分爐料在制煉時(shí)未做到反映溫度，因此不會起反映，只起隔熱保溫功效，它在爐中所占的部位叫保溫帶氣候。保溫帶爐料與反映帶爐料的配置方式、制煉后該位置爐料的運(yùn)用方式各有不同。有一種加工工藝方式，在保溫帶氣候的特殊地區(qū)內(nèi)裝爐服裝以全新料，制煉后取下配到反映料中去，這就稱為培燒料。若將隔熱保溫?cái)y帶未反映的料經(jīng)再造解決，稍稍焦炭及適當(dāng)木渣，配置成隔熱保溫料再次運(yùn)用，就稱作乏料。

(2)氧碳化硅層

該層原材料事實(shí)上是半反映的料，主要是還未反應(yīng)的碳和二氧化硅，也是有一部分為早已反映成的碳化硅(約占20~50%)。未反應(yīng)的二氧化硅和碳，其形狀早已產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)變，因而有別于乏料。氧碳化硅層的二氧化硅及碳已不現(xiàn)原先的容貌，二者融合變成深灰色或淡黃色的無定形原材料。但他們?nèi)诤系暮苁杷?，制冷后輕輕地一壓便會變成粉末狀。而乏料中的二氧化硅，其粒度分布尺寸與樣子都和投爐外類似，只不過是清晰度轉(zhuǎn)變了。碳粉也僅僅燒結(jié)為比較大的粒，并去除了揮發(fā)份罷了。因而，氧碳化硅層是比較容易分辨的。

(3)黏合物層

粘合物層是處于氧碳化硅與無定形物層中間的、粘接太緊的原材料，帶有較多的鐵、鋁、鈣、鎂等殘?jiān)?，其量若用氫氧化物表明得話?？蛇_(dá)5~10%。黏合物的物相構(gòu)成，主要是未反映的二氧化硅、碳和所生成的碳化硅(SiC約占40~60%)及鐵、鋁、鈣、鎂的硅酸鹽材料類。這層原材料有時(shí)候難以與氧碳化硅及無定形物進(jìn)行辨別。但假如爐內(nèi)殘?jiān)鄷r(shí)，此層就很明晰，特別是在黑碳化硅爐內(nèi)。

(4)無定形物層

無定形物層主要是立方米碳化硅(β-SiC)，其主要成分為碳化硅(約占70~90%)，也有較多的反映不徹底的碳及二氧化硅，而鐵、鋁、鈣、鎂等氫氧化物成分累計(jì)可達(dá)2~5%。該層原材料較疏松，非常容易打碎使之變成粉狀。黑碳化硅爐內(nèi)的無定形物通常呈灰黑色，綠碳化硅爐內(nèi)的無定形物大部分為淺綠色，也是有在外界呈黑色的而向內(nèi)則慢慢呈土黃色、淺綠色的。無定形物層一般較勻稱。當(dāng)常用原材料二氧化硅顆粒物太粗了、焦炭中固定不動(dòng)碳太低時(shí)，無定形物層有時(shí)候有較多的小泡狀裂縫。

(5)二級品碳化硅

該層早已成α-SiC，但結(jié)晶較小，很敏感，殘?jiān)草^多，碳化硅成分只要90~95%，還不可以作耐磨材料用。二級品與無定形物外型上很易辨別。無定形物層β-SiC如粉狀，暗淡無光，而二級品為六方結(jié)晶體，晶向清楚，有光澤度，如鏡面玻璃返光。二級品與一級品無實(shí)質(zhì)上的區(qū)別，在結(jié)晶筒上分成二級品層與一級品層，徹底是人為因素地按主要用途及品質(zhì)規(guī)定區(qū)劃的。而以上的別的料層，有一些則是原材料實(shí)質(zhì)不一樣，外型區(qū)別非常大;有一些則當(dāng)然粘接成層。與無定形物一樣，二級品層有時(shí)候也是有小泡狀裂縫。

(6)一級品碳化硅結(jié)晶塊

這也是熱處理爐的關(guān)鍵商品，是粗壯的α-SiC結(jié)晶，SiC成分在96%以上。其薄厚視爐輸出功率及位置不一樣為50~450mm不一。結(jié)晶粗壯密切，有灰黑色的或翠綠色的。

(7)爐活性炭纖維高純石墨

緊貼結(jié)晶筒內(nèi)腔的是碳化硅溶解而成的高純石墨，其外觀設(shè)計(jì)仍維持原先碳化硅結(jié)晶的模樣。溶解高純石墨層里側(cè)是原來放進(jìn)爐內(nèi)的高純石墨爐活性炭纖維，它又通過一爐次高溫，石墨化水平為徹底。但形狀上已與原來裝進(jìn)時(shí)各有不同。二種高純石墨混和收購，做為下一爐次的爐活性炭纖維原材料。

生產(chǎn)過程中，以上各種各樣原材料是在加熱爐的不一樣工作環(huán)節(jié)中拿出的。取下的依次順序有時(shí)候與以上順序都不一致，并且都不徹底依照以上歸類來搜集。通常工作歸類是，乏料與一部分氧碳化硅統(tǒng)一做為乏料搜集;氧碳化硅的一部分和無定形物、二級品一起收集，含糊稱之為回爐料。黏合物有時(shí)候歸于回爐料中搜集之，有時(shí)候挑選出在其中一部分比較大塊而粘接太緊的，含殘?jiān)@著較多的拋下之。

獲得的一級品結(jié)晶塊，要通過等級分類，隨后再通過擠條、碎碎的、化學(xué)解決、干躁與篩余、磁選設(shè)備，做成各種各樣粒度分布的黑碳化硅耐磨材料和綠碳化硅磨料。針對硅微粉而言，還需要通過水選全過程，制取W5~W40硅微粉。

綠碳化硅微粉

綠碳化硅呈翠綠色，含SiC 97%以上，分子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，鉆削工作能力較強(qiáng)，物理性質(zhì)平穩(wěn)，傳熱性能好。外部經(jīng)濟(jì)樣子呈六方結(jié)晶，碳化硅的硬度為9.5，顯微鏡強(qiáng)度3280--3400kg/mm2，比例為3.20～3.25。其強(qiáng)度處于鋼玉和金鋼石中間，沖擊韌性高過鋼玉。綠碳化硅是以煅燒石油焦和高品質(zhì)硅礦為首要原材料，加上食用鹽做為添加物，根據(jù)熱處理爐高溫冶煉廠而成。

適用范圍：太陽能硅片、半導(dǎo)體材料單晶硅片、石英石集成ic的激光切割碾磨;紫水晶、純粒鐵的打磨拋光;瓷器、特殊鋼材的高精度打磨拋光;土體及涂附模具，激光切割、隨意鏡面拋光;還可碾磨夾層玻璃、石料、瑪瑙石及高級珠寶首飾等非金屬材質(zhì)，而且能生產(chǎn)制造高級耐火保溫材料、工程項(xiàng)目瓷器、加溫元器件和熱能工程元器件等。

黑碳化硅

呈灰黑色，性脆而銳利，并具備不錯(cuò)的傳熱性和導(dǎo)電率。外部經(jīng)濟(jì)樣子呈六方結(jié)晶，碳化硅的硬度為9.2，威氏顯微鏡密強(qiáng)度為3000--3300kg/mm2，努普硬度為2670--2815kg/mm，顯微鏡強(qiáng)度3300kg/mm3。在耐磨材料中高過鋼玉而僅次金鋼石、氮化硼和碳化硼。相對密度一般以為是3.20g/mm3，其碳化硅耐磨材料的當(dāng)然表觀密度在1.2--1.6g/mm3中間，比例為3.20～3.25。黑碳化硅是以煅燒石油焦和高品質(zhì)硅礦為首要原材料,加上食用鹽做為添加物，根據(jù)熱處理爐高溫冶煉廠而成?；液谏蓟枧c翠綠色碳化硅對比，其純凈度、強(qiáng)度、延性略低。

適用范圍：太陽能硅片、半導(dǎo)體材料單晶硅片、石英石集成ic的激光切割碾磨;土體模具和涂附磨具的制做;石料的鏡面拋光;生產(chǎn)加工抗張強(qiáng)度低的金屬材料及非金屬材質(zhì)，如灰口鑄鐵紫銅、鋁、砂石料、皮革制品、耐火保溫材料領(lǐng)域等。


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  詞條說明

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