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    簡述碳化硅的生產制備及其應用領域

    日期:2019年10月28日 09:34

    碳化硅具有良好的物理性能和化學性能,廣泛的應用于耐磨材料、結構陶瓷、耐火材料和金屬冶金中。同時隨著傳統資源的日益枯竭,光伏產業迅速發展,高品質碳化硅微粉作為光伏材料晶硅片的專用材料也得到了很好的發展。

     

    中國粉體網訊     碳化硅具有化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好等特點,常用作耐磨材料、結構陶瓷、耐火材料和金屬冶金等傳統領域中。同時碳化硅微粉又是一種很好的光伏材料。隨著傳統資源的日益枯竭,光伏產業得到迅速發展,高品質碳化硅微粉是光伏產業鏈上游環節——晶硅片生產過程中的專用材料。

     

     

    碳化硅簡介

     

    碳化硅又稱碳硅石、金剛砂或耐火砂。屬六方晶體,比重為3.20~3.25,莫氏硬度為9.5,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。我國工業生產的碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種。

     

    黑碳化硅:含SiC約95%,強度比綠碳化硅大,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。

     

    綠碳化硅:含SiC97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。

     

    碳化硅微粉的生產工藝

     

    由于碳化硅在自然界中的存在極少,因此,碳化硅的生產主要由人工合成。 黑碳化硅和綠碳化硅的主要原料略有不同。其中黑碳化硅的原料是:石英砂、石油焦和優質硅石。綠碳化硅的原料是石油焦和優質硅石,同時以食鹽做添加劑。在溫度為2000~2500℃的電爐內合成,具體方程式為:SiO2+3C→SiC+2CO            -46.8KJ(11.20kcal)。然后煉得的碳化硅塊,經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的碳化硅粉。具體流程圖如下:

     

    國內生產工藝現狀

     

    中國碳化硅冶煉的生產工藝、技術裝備和單噸能耗都達到世界領先水平。黑、綠碳化硅原塊的質量水平也屬世界級。但是與國際相比,中國碳化硅的成產還存在以下問題:

     

    (1)生產設備不先進,很多工序依靠人力完成,人均產量較低;

    (2)碳化硅的分散工藝不先進,微粉的質量管理不精細,穩定性不夠;

    (3)某些尖端產品的性能指標與發達國家同類產品相比有一定差距;

    (4)國內冶煉過程產生的CO直接排放,而國外是封閉冶煉,全部回收。

     

    碳化硅的應用領域

     

    由于碳化硅具有高的高溫強度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性和特殊的物理性能等特點,廣泛應用于陶瓷材料,耐火材料和金屬冶金等領域中。同時碳化硅超細微粉也是一種很好的光伏材料,常用作太陽能,半導體材料或新型節能材料的制作中。

     

     

    1
    建材陶瓷砂輪工業

     

    利用碳化硅的導熱系數大,高熱強度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產品質量,縮短了生產周期,是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。同時加入碳化硅制作的碳化硅陶瓷也是陶瓷制品中耐高溫效果較好的。

     

    2
    有色金屬冶煉領域

     

    利用碳化硅具有耐高溫,強度大,導熱性能良好,抗沖擊,作高溫間接加熱材料,如堅罐蒸餾爐,精餾爐塔盤,鋁電解槽,銅熔化爐內襯,鋅粉爐用弧型板,熱電偶保護管等。

     

    3
    鋼鐵行業

     

    利用碳化硅的耐腐蝕,抗熱沖擊耐磨損,導熱好的特點,用于大型高爐內襯提高了使用壽命。

     

    4
    冶金選礦行業

     

    碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器,礦斗內襯的理想材料,其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的 5—20 倍。

     

    5
    節能材料

     

    利用良好的導熱和熱穩定性,碳化硅用作熱交換器的制造中,可以減少燃耗20%,節約燃料35%。碳化硅新材料還廣泛應用于航空航天中。我國首臺火星車或將用鋁基碳化硅等多種材料制造。

     

     

    6
    半導體光伏產業

     

    由于碳化硅材料具有寬能級、高擊穿電場、高熱傳導率以及高飽和電子遷移速度等獨特、優良的物理和電子特性,使其成為半導體領域的最佳材料。如:藍色發光二極管、紫外線探測器、高壓二級管、大功率微波器、以及各種耐高溫的高頻器件等。

     

    小 結

     

    雖然碳化硅的應用領域十分廣泛,但是傳統碳化硅的產能過剩,市場需求也已經飽和。企業可以通過調整產業結構,采用更先進的設備和分散技術,提高人均產量并制作出更高端更精細的碳化硅產品,來提升碳化硅產品的附加值。同時,由于國家對環保的高度重視,如何處理碳化硅生產過程中產生的污染也是影響碳化硅市場前景的重要因素。

    所屬類別: 行業新聞

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