Einführung
Siliziumkarbid ist ein nicht{0}}metallisches Mineral, das bei Temperaturen über 1800 Grad unter Verwendung von Quarzsand (SiO₂) und Petrolkoks (C) als Grundrohstoffe hergestellt wird. Es weist eine hohe Härte, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, Sprödigkeit und eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit auf.
Aufgrund dieser Eigenschaften wird Siliziumkarbid in zahlreichen Bereichen eingesetzt, darunter Schleifmittel, elektronische Produkte, feuerfeste Materialien, Spezialkeramik, Schaumkeramik, Beschichtungen und Kunststoffmodifizierung. Es findet auch Anwendung in Automobilteilen, der Militär- und Luft- und Raumfahrtindustrie, der Stahlherstellung und als Desoxidationsmittel.
Aufführungen
| Leistungsindikatoren | Parameterbereich | Charakteristische Analyse |
|---|---|---|
| Schmelzpunkt | 2700 Grad (Sublimation) | Höher als die meisten feuerfesten Materialien, geeignet für Umgebungen mit extrem {{0}hohen-Temperaturen (z. B. Hochöfen, Keramiköfen). |
| Schüttdichte | 3,0-3,2 g/cm³ | Hohe Dichte, ausgezeichnete Festigkeit und Verschleißfestigkeit. |
| Wärmeleitfähigkeit | 20-40 W/(m·K) (bei 200 Grad) | Weitaus höher als herkömmliche feuerfeste Materialien (z. B. Korund, Ton), mit schneller Wärmeableitung und hervorragender Temperaturwechselbeständigkeit. |
| Biegefestigkeit | 200-500 MPa (bei Raumtemperatur) | Langsamer Festigkeitsverlust bei hohen Temperaturen, hohe Festigkeit bleibt bei 1400 Grad erhalten. |
| Chemische Stabilität | Extrem starke Beständigkeit gegen saure Schlacke, mäßige Beständigkeit gegen alkalische Schlacke (reagiert bei hohen Temperaturen mit alkalischen Substanzen wie Na₂O). | Beständig gegen Korrosion durch HF und Hochtemperaturgase (z. B. CO, H₂), sollte jedoch direkten Kontakt mit starken Oxidationsmitteln vermeiden. |
| Thermoschockbeständigkeit | Keine Rissbildung nach Temperaturdifferenzzyklen von 300–800 Grad | Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (4,5×10⁻⁶/Grad), kombiniert mit hoher Wärmeleitfähigkeit, geeignet für Arbeitsbedingungen mit starken Temperaturschwankungen. |
Physikalische und chemische Spezifikationen
| Kristallform | Sechseckiger Kristall aus Siliziumkarbid | ||
| Dichte (g/cm³) | 3.20 | ||
| Härte | Mohs 9,5 | ||
| Farbe | Schwarz | ||
|
Chemisch Zusammensetzung |
SiC |
iCF . C . |
Fe203 |
|
F12-F220 |
98 %Min |
0,3 %Max |
0,5 %Max |
|
F12-F90 |
Größer oder gleich 98,50 |
<0.20 |
0,5 %Max |
|
F100-F150 |
Größer oder gleich 98,00 |
<0.30 |
0,6 %Max |
|
F180-F220 |
Größer als oder gleich 97,00 |
<0.30 |
0,65 %Max |
|
F230-F400 |
Größer oder gleich 96,00 |
<0.40 |
0,65 %Max |
|
F500-F800 |
Größer oder gleich 95,00 |
<0.40 |
0,70 %Max |
|
F1000-F1200 |
Größer als oder gleich 93,00 |
<0.50 |
0,80 %Max |
|
P12-P90 |
Größer oder gleich 98,50 |
<0.20 |
0,5 %Max |
|
P100-P150 |
Größer oder gleich 98,00 |
<0.30 |
0,5 %Max |
|
P180-P220 |
Größer als oder gleich 97,00 |
<0.30 |
0,65 %Max |
|
P230-P500 |
Größer oder gleich 96,00 |
<0.40 |
0,65 %Max |
|
P600-P1500 |
Größer oder gleich 95,00 |
<0.40 |
0,70 %Max |
|
P2000-P2500 |
Größer als oder gleich 93,00 |
<0.50 |
0,80 %Max |
Spezifikation
|
Partikelgröße |
0-1 mm 1-3 mm 3-5 mm 5-8 mm |
|
Mikronisiertes Pulver |
F500, F2500, -100mesh -200mesh -320mesh |
|
Körniger Sand |
8# 10# 12# 14# 16#20# 22# 24# 30# 36# 46# 54# 60# 80# 100# 120# 150# 180# 220# |
|
Mikronisiertes Pulver (Standard) |
W63 W50 W40 W28 W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 W2.5 |
|
JIS |
240# 280# 320# 360# 400# 500# 600# 700# 800# 1000# 1200# 1500# 2000# 2500# 3000# 4000# 6000# |
|
FEPA |
F230 F240 F280 F320 F360 F400 F500 F600 F800 F1000 F1200 F1500 |
Produktionsprozess
Synthesemethoden
Hochtemperatur-Sinterverfahren:
Als Rohstoffe werden Quarzsand und Petrolkoks verwendet. Siliziumkarbid (SiC) entsteht durch eine Reaktion in einem Widerstandsofen bei einer hohen Temperatur von 2.000–2.200 Grad. Das resultierende Material wird dann zerkleinert und gereinigt, um SiC-Partikel oder -Pulver zu erhalten.
Methode der Dampfphasenabscheidung:
Hoch{0}}reines SiC wird durch eine Gasphasenreaktion zwischen Siliziumtetrachlorid (SiCl₄) und Methan (CH₄) bei erhöhten Temperaturen hergestellt. Dieses Verfahren wird üblicherweise zur Herstellung leistungsstarker Keramikbeschichtungen oder ultrafeiner Pulver verwendet.
Bindungsmethoden (in feuerfesten Materialien)
Tonbindung: Als Bindemittel wird Ton verwendet. Nach dem Formen und Trocknen ist das Produkt für feuerfeste Anwendungen bei niedrigen- und mittleren-Temperaturen geeignet.
Oxidbindung:Oxide wie Al₂O₃ und SiO₂ reagieren mit SiC und bilden Bindungsphasen wie Mullit- und Glasphasen, die die Produktfestigkeit erhöhen.
Selbst-Bindung: Die Bindung wird durch Fest-Phasen- oder Flüssig-Phasensinterung von SiC-Partikeln bei hohen Temperaturen erreicht, was zu dichten, hoch-festen Produkten führt.
Nitridbindung: Durch die Reaktion zwischen Silizium (Si) und Stickstoff (N₂) entsteht eine Siliziumnitrid-Bindungsphase (Si₃N₄), wodurch nitrid-gebundenes Siliziumkarbid (N-SiC) mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit entsteht.
Anwendung
(1) Siliziumkarbid für feuerfeste Materialien
Bei der Herstellung und Verarbeitung von schwarzem Siliziumkarbid entsteht eine beträchtliche Menge Material mit einer Reinheit unter 90 %-allgemein als schwarzes Siliziumkarbid mit niedrigem-Siliziumgehalt-bezeichnet. Dieses Siliziumkarbid mit geringerer Reinheit wird häufig in der Feuerfest- und Stahlindustrie verwendet, insbesondere in Anwendungen wie Desoxidationsmitteln, Schießton, Gussmaterialien und Eisengrabenmaterialien.
Unser Unternehmen liefert das ganze Jahr über eine Vielzahl von Siliziumkarbid-Spezifikationen mit den verfügbaren Reinheitsgraden, darunter: 98 %, 95 %, 90 %, 88 %, 85 %, 80 %, 75 %, 70 %, 65 %, 60 %, 55 %, 50 %, 45 % und 40 %. Partikelgrößen können je nach Kundenwunsch angepasst werden. Zu den Standardgrößenbereichen gehören 0–1 mm, 0–50 mm, 1–10 mm und 100–400 Mesh.
(2) Siliziumkarbid zur Desoxidation und zum Gießen von Stahl
Siliziumkarbid ist eine Verbindung aus Kohlenstoff und Silizium, die hauptsächlich durch kovalente Bindungen verbunden ist, und wird als nicht{0}}oxidierendes Material klassifiziert. Allerdings wird es erheblich instabil, wenn es hohen Temperaturen in oxidierenden Umgebungen ausgesetzt wird-insbesondere über 1627 Grad, wo die Oxidation schnell erfolgt. Die Nutzung dieser Eigenschaft bei der Stahlherstellung trägt zur Senkung der Produktionskosten bei und hat effektive Ergebnisse gezeigt.
Die am häufigsten verwendeten Qualitäten reichen von 80 % bis 95 % Reinheit mit Partikelgrößen von 0–10 mm, 0–5 mm, 1–3 mm und 1–5 mm. Besonders beliebt für Gussanwendungen ist die Größe 1–5 mm.
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