碳化硅
碳化硅（又名：碳硅石、金鋼砂或耐火砂），化學簡式：SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成的一種耐火材料。碳化硅在大自然也存在於罕見的礦物，莫桑石中。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種。 我國工業生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。
目錄
結構簡介
英文名稱：silicon carbide,俗稱金剛砂。純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅因所含雜質的種類和含量不同，而呈淺黃、綠、藍乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC（稱立方碳化硅)。α-SiC由於其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體，已發現70餘種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。碳化硅的工業製法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉製。煉得的碳化硅塊，經破碎、酸鹼洗、磁選和篩分或水選而製成各種粒度的產品。
化學特性
碳化硅由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末塗布於水輪機葉輪或汽缸體的內壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以製成的高級耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強度高，節能效果好。低品級碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，並便於控制化學成分，提高鋼的質量。此外，碳化硅還大量用於製作電熱元件硅碳棒。[1]
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次於世界上最硬的金剛石（10級），具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。
碳化硅分類及性質：
基本信息列表
中文名稱:碳化硅
中文別名:碳化硅晶須
英文名稱:Silicon Carbide (Black)
英文別名:Silicon Carbide Black; silanyliumylidynemethanide; methylsilane; carbon(+4) cation; silicon(-4) anion
CAS:409-21-2
EINECS:206-991-8
分子式：SiC
分子量:40.0962
碳化硅至少有70種結晶型態。α-碳化硅為最常見的一種[[]]同質異晶物，在高於2000 °C高溫下形成，具有六角晶繫結晶構造（似纖維鋅礦）。β-碳化硅，立方晶繫結構，與鑽石相似，則在低於2000 °C生成，結構如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔體的應用上，因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目，但直至今日，此型態尚未有商業上之應用。
因其3.2的比重及高的升華溫度（約2700 °C），碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下，它都不會熔化，且具有相當低的化學活性。由於其高熱導性、高崩潰電場強度及高最大電流密度，在半導體高功率元件的應用上，不少人試着用它來取代硅。此外，它與微波輻射有很強的偶合作用，並其所有之高升華點，使其可實際應用於加熱金屬。
純碳化硅為無色，而工業生產之棕至黑色系由於含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化硅保護層所致。
物品種類
碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基該品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高於綠碳化硅，大多用於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。②綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用於加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用於珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝製取的黃綠色晶體，用以製作的磨具適於軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。
相關用途
簡介
碳化硅主要有四大應用領域，即：功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應，不能算高新技術產品，而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。
⑵作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
⑶高純度的單晶，可用於製造半導體、製造碳化硅纖維。
主要用途：用於3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、[[]]。
用於半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。[2]
磨料磨具
主要用於製作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。
化工
可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑，可用做製造四氯化硅的原料，是硅樹脂工業的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強複合脫氧劑，取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧，和原工藝相比各項理化性能更加穩定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環境污染，改善勞動條件，提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。
「三耐」材料
利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗衝擊等特性，碳化硅一方面可用於各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。
另一方面可用於有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料，如豎罐蒸餾爐、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；用於製作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料；還可以製做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之一。
有色金屬
利用碳化硅具有耐高溫，強度大，導熱性能良好，抗衝擊，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。
鋼鐵
利用碳化硅的耐腐蝕，抗熱衝擊耐磨損，導熱好的特點，用於大型高爐內襯提高了使用壽命。
冶金選礦
碳化硅硬度僅次於金剛石，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&def也是航空飛行跑道的理想材料之一。
建材陶瓷砂輪工業
利用其導熱係數.熱輻射，高熱強度大的特性，製造薄板窯具，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。
節能
利用良好的導熱和熱穩定性，作熱交換器，燃耗減少20%，節約燃料35%，使生產率提高20-30%，特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放，其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍。
磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。
珠寶
合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化學成分SiC），色散0.104比鑽石(0.044）大，折射率2.65-2.69（鑽石2.42），具有與鑽石相同的金剛光澤，「火彩」更強，比以往任何仿製品更接近鑽石。這是由美國北卡羅來那州的C3公司製造生產的，已擁有世界各國生產合成碳化硅的專利，正在向全世界推廣應用。
噴砂除銹：奧凱噴砂磨料公司， 奧凱無塵金剛砂的產品用途：
該品採用棕剛玉微粉經高強壓力擠壓.高溫燒結成型.硬度適中.乾淨清潔.不易破碎.可反覆多次使用.噴砂效果好， 1、.鋼鐵.鋼管.鋼結構不鏽鋼製品的表面亞光處理.噴塗前噴砂除銹處理。
2、用於各種模具的清理
3、可清除各類機件拉應力，增加疲勞壽命
4、半導體器件、塑封對管上錫前的清理去除邊刺
5、醫療器械、紡織機械及各類五金製品的噴丸強化光飾加工
6、各種金屬管、有色金屬精密鑄件的清理及去除毛刺殘渣
高鋁噴丸（剛玉球）的產品特性：
1、軟硬兼備—採用優質材料生產而成，即有一定的機械強度，AL2O3含量大於等於68﹪，硬度可達6-7莫氏，又有足夠的彈性，可反覆使用數次，不易破碎，所噴器件效果相同，比普通金剛砂的使用壽命長3倍以上。
2、均勻度好—成圓率大於等於80﹪，粒度均勻，噴後使噴砂器件各處亮度係數保持均勻，不易留下水印。奧凱磨料。[3]
其他製品
碳化硅製品可以分為很多類，根據不同的使用環境，分為不同的種類。一般使用到機械上比較多。例如使用到機械密封件上，可以稱為碳化硅密封環，可以分為靜環、動環、平環等。也可以根據客戶的特別要求，製作出各種形狀的碳化硅製品，例如碳化硅異形件，碳化硅板，碳化硅環等。
碳化硅的製品之一的碳化硅陶瓷具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強度等特點，這使得碳化硅陶瓷得到了廣泛的應用。
在應用在密封環上：碳化硅陶瓷的耐化學腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦係數小，且耐高溫，因而是製造密封環的理想材料。它與石墨材料組合配對時，其摩擦係數比氧化鋁陶瓷和硬質合金小，因而可用於高PV值，特別是輸送強酸、強鹼的工況中使用。我公司生產的SIC-1型碳化硅常壓燒結製品，具有密度高、硬度高、生產批量大、可生產複雜形狀製品的特點，適用於高性能的密封件中使用，特別是高 PV 值及耐強酸、強鹼的工況。而我公司生產的SIC-3型碳化硅陶瓷製品是含石墨的碳化硅材料。由於在碳化硅基體中含有大量的彌散細小的石墨顆粒，與其它材料配對使用時，其摩擦係數非常小，具有良好的自潤滑性能，特別適用於製作氣密封或有干摩擦工況的密封件中使用，從而使密封件的使用壽命及工作的可靠性提高。
產品信息
各國企業
Superior石墨公司
Superior石墨有限公司是生產β-碳化硅的廠家，它們採用連續電熱爐工藝在美國肯塔基的Hopkinsville廠生產。產品適用於製造碳化硅細粉和超細陶瓷級碳化硅粉料。
Electro磨料公司
Electro磨料公司是一家碳化硅加工廠。該公司在紐約布法羅的一家生產廠從事水力分選黑色、綠色碳化硅粉料的生產。他們生產的碳化硅含量為98%的粗、細粉用於磨料、耐火材料及其它行業，年生產能力為2.4萬t。
BPI有限責任公司
BPI公司分別在匹茲堡、賓西法尼亞、貝塞默和阿拉巴馬州有碳化硅廢料加工廠。大多數廢料都來自北美，包括回收的碳化硅耐火材料，這些產品主要用於冶金市場。而且，這些產品的市場需求量很大。
Elmet公司
Elmet公司在墨西哥北部的蒙特雷有一家年生產能力為2萬t的碳化硅生產廠，該廠生產的冶金級（SiC 88%）和黑色(SiC 97%）碳化硅主要用於鋼鐵、鑄造、磨料和耐火材料工業。該公司投資了300萬美元用以降低成本和提高成品質量，這些資金主要用於破碎、篩分生產線及成型設備。Elmet公司的產品主要用於國內市場，但也出口至中美和北歐。自2000年以來，該公司就已看到當地鑄造工業和海外某些耐火材料的發展前景。同時，由於受到了象金剛石這種超級磨料競爭的衝擊，使得磨料部門的需求量下降，但是，耐火材料工業的需求仍保持穩定。