黑碳化硅和绿碳化硅的工艺过程及不同应用

时间：2025-01-03作者：巩义市宏丰耐火材料有限公司浏览：349

碳化硅耐磨材料通常以石英石、原油焦炭为首要原材料。他们在材料准备工艺流程中通过机械加工制造，变成合适的粒度分布，随后依照化学计算，混和变成炉料。耐磨材料调整炉料的透气性能，在配炉料时要加适当的木渣。制炼绿碳化硅时，炉料中还需要加适当的食用盐。

炉料装在间歇性热处理炉内。电阻炉两边是端墙，近核心上有石墨电。炉活性炭纤维即连于两电级中间。炉芯周边装的是参与反映的炉料，外界则是隔热保温料。制炼时，加热炉配电，炉芯体温度升高，做到2600~2700℃。电加热根据炉芯表层发送给炉料，使之慢慢加温，做到1450℃以上时，即产生化学变化，转化成碳化硅，并逸出一氧化碳。伴随着時间的变化，炉料高溫范畴不断发展，产生的碳化硅也愈来愈多。它在炉膛内持续产生，挥发挪动，结晶成长，集聚变成一个圆柱形的结晶筒。结晶筒的内腔因受高溫，出2600℃的一部分就開始溶解。分解出的硅又与炉料中的碳融合而变成新的碳化硅。炉自合闸前期，电加热关键一部分用以加温炉料，而用于产生碳化硅的发热量仅仅较少的一部分。合闸中后期，产生碳化硅常用的发热量所占占比比较大。合闸中后期，热损害占关键一部分。调节送额定功率与時间的关联，甄选出有益的断电時间，以期得到好是的电加热使用率。大功率电阻炉通常挑选 合闸時间在24钟头上下，便于工作分配。在这个基础上，调节加热炉输出功率与火炉规格型号的关联。

热处理炉合闸全过程中，除开产生碳化硅这一基本上反映外，炉料中各种各样残渣也产生一系列化学的和物理学的转变，并产生偏移。食用盐也是如此。炉料在制炼全过程中持续降低，炉料表层形变下移。反映所生成的一氧化碳则弥漫着于空气中，变成环境污染周边空气的有毒成份。

断电后，反映全过程基本上完毕。但因为火炉非常大，蓄发热量就非常大，一时制冷不上，炉内溫度还足够造成化学变化，因而，炉表层仍再次有小量一氧化碳逸出。针对功率大的加热炉而言，持续的残留反映可达3~4钟头。这时的反映相比合闸时的化学反应而言，是无足轻重的。但由于那时候炉外表温度早已降低，一氧化碳燃烧不。从安全生产视角而言，仍应予以充足高度重视。

断电后通过一段时间制冷，就可以拆卸炉体，随后逐渐取下炉内各种各样原材料。

制炼后炉内的物料，从里到外，组成以下各物层：

(1)没经反映的原材料

这一部分炉料在制炼时未做到反映溫度，因此不会起反映，只起隔热保温功效，它在炉中所占的部位叫保温带气候。保温带炉料与反映带炉料的配置方式、制炼后该位置炉料的运用方式各有不同。有一种加工工艺方式，在保温带气候的特殊地区内装炉服装以全新料，制炼后取下配到反映料中去，这就称为培烧料。若将隔热保温携带未反映的料经再造解决，稍稍焦炭及适当木渣，配置成隔热保温料再次运用，就称作乏料。

(2)氧碳化硅层

该层原材料事实上是半反映的料，主要是还未反应的碳和二氧化硅，也是有一部分为早已反映成的碳化硅(约占20~50%)。未反应的二氧化硅和碳，其形状早已产生较大转变，因而有别于乏料。氧碳化硅层的二氧化硅及碳已不现原先的容貌，二者融合变成深灰色或淡黄色的无定形原材料。但他们融合的很疏松，制冷后轻轻地一压便会变成粉末状。而乏料中的二氧化硅，其粒度分布尺寸与样子都和投炉外类似，只不过是清晰度转变了。碳粉也仅仅烧结为比较大的粒，并去除了挥发份罢了。因而，氧碳化硅层是比较容易分辨的。

(3)黏合物层

粘合物层是处于氧碳化硅与无定形物层中间的、粘接太紧的原材料，带有较多的铁、铝、钙、镁等残渣，其量若用氢氧化物表明得话。可达5~10%。黏合物的物相构成，主要是未反映的二氧化硅、碳和所生成的碳化硅(SiC约占40~60%)及铁、铝、钙、镁的硅酸盐材料类。这层原材料有时候难以与氧碳化硅及无定形物进行辨别。但假如炉内残渣多时，此层就很明晰，特别是在黑碳化硅炉内。

(4)无定形物层

无定形物层主要是立方米碳化硅(β-SiC)，其主要成分为碳化硅(约占70~90%)，也有较多的反映不彻底的碳及二氧化硅，而铁、铝、钙、镁等氢氧化物成分累计可达2~5%。该层原材料较疏松，非常容易打碎使之变成粉状。黑碳化硅炉内的无定形物通常呈灰黑色，绿碳化硅炉内的无定形物大部分为浅绿色，也是有在外界呈黑色的而向内则慢慢呈土黄色、浅绿色的。无定形物层一般较匀称。当常用原材料二氧化硅颗粒物太粗了、焦炭中固定不动碳太低时，无定形物层有时候有较多的小泡状裂缝。

(5)二级品碳化硅

该层早已成α-SiC，但结晶较小，很敏感，残渣也较多，碳化硅成分只要90~95%，还不可以作耐磨材料用。二级品与无定形物外型上很易辨别。无定形物层β-SiC如粉状，暗淡无光，而二级品为六方结晶体，晶向清楚，有光泽度，如镜面玻璃返光。二级品与一级品无实质上的区别，在结晶筒上分成二级品层与一级品层，彻底是人为因素地按主要用途及品质规定区划的。而以上的别的料层，有一些则是原材料实质不一样，外型区别非常大;有一些则当然粘接成层。与无定形物一样，二级品层有时候也是有小泡状裂缝。

(6)一级品碳化硅结晶块

这也是热处理炉的关键商品，是粗壮的α-SiC结晶，SiC成分在96%以上。其薄厚视炉输出功率及位置不一样为50~450mm不一。结晶粗壮密切，有灰黑色的或翠绿色的。

(7)炉活性炭纤维高纯石墨

紧贴结晶筒内腔的是碳化硅溶解而成的高纯石墨，其外观设计仍维持原先碳化硅结晶的模样。溶解高纯石墨层里侧是原来放进炉内的高纯石墨炉活性炭纤维，它又通过一炉次高溫，石墨化水平为彻底。但形状上已与原来装进时各有不同。二种高纯石墨混和收购，做为下一炉次的炉活性炭纤维原材料。

生产过程中，以上各种各样原材料是在加热炉的不一样工作环节中拿出的。取下的依次顺序有时候与以上顺序都不一致，并且都不彻底依照以上归类来搜集。通常工作归类是，乏料与一部分氧碳化硅统一做为乏料搜集;氧碳化硅的一部分和无定形物、二级品一起收集，含糊称之为回炉料。黏合物有时候归于回炉料中搜集之，有时候挑选出在其中一部分比较大块而粘接太紧的，含残渣显著较多的抛下之。

获得的一级品结晶块，要通过等级分类，随后再通过挤条、碎碎的、化学解决、干躁与筛余、磁选设备，做成各种各样粒度分布的黑碳化硅耐磨材料和绿碳化硅磨料。针对硅微粉而言，还需要通过水选全过程，制取W5~W40硅微粉。

绿碳化硅微粉

绿碳化硅呈翠绿色，含SiC 97%以上，分子结构，强度高，钻削工作能力较强，物理性质平稳，传热性能好。外部经济样子呈六方结晶，碳化硅的硬度为9.5，显微镜强度3280--3400kg/mm2，比例为3.20～3.25。其强度处于钢玉和金钢石中间，冲击韧性高过钢玉。绿碳化硅是以煅烧石油焦和高品质硅矿为首要原材料，加上食用盐做为添加物，根据热处理炉高溫冶炼厂而成。

适用范围：太阳能硅片、半导体材料单晶硅片、石英石集成ic的激光切割碾磨;紫水晶、纯粒铁的打磨抛光;瓷器、特殊钢材的高精度打磨抛光;土体及涂附模具，激光切割、随意镜面抛光;还可碾磨夹层玻璃、石料、玛瑙石及高級珠宝首饰等非金属材质，而且能生产制造高級耐火保温材料、工程项目瓷器、加温元器件和热能工程元器件等。

黑碳化硅

呈灰黑色，性脆而锐利，并具备不错的传热性和导电率。外部经济样子呈六方结晶，碳化硅的硬度为9.2，威氏显微镜密强度为3000--3300kg/mm2，努普硬度为2670--2815kg/mm，显微镜强度3300kg/mm3。在耐磨材料中高过钢玉而仅次金钢石、氮化硼和碳化硼。相对密度一般以为是3.20g/mm3，其碳化硅耐磨材料的当然表观密度在1.2--1.6g/mm3中间，比例为3.20～3.25。黑碳化硅是以煅烧石油焦和高品质硅矿为首要原材料,加上食用盐做为添加物，根据热处理炉高溫冶炼厂而成。灰黑色碳化硅与翠绿色碳化硅对比，其纯净度、强度、延性略低。

适用范围：太阳能硅片、半导体材料单晶硅片、石英石集成ic的激光切割碾磨;土体模具和涂附磨具的制做;石料的镜面抛光;生产加工抗张强度低的金属材料及非金属材质，如灰口铸铁紫铜、铝、砂石料、皮革制品、耐火保温材料领域等。


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