Carburo di silicio (SiC), noto anche come smeriglio.
Nel 1891, Acheson, un americano, inventò il metodo di produzione industriale del carburo di silicio.
Il carburo di silicio viene sintetizzato aggiungendo una reazione termica in un forno a resistenza con silice naturale, carbonio, trucioli di legno e sale industriale come materie prime sintetiche di base.
I trucioli di legno vengono aggiunti per rendere porosa la miscela sfusa alle alte temperature, per facilitare la rimozione di grandi quantità di gas e volatili prodotti dalla reazione ed evitare l'esplosione, perché il carburo di silicio sintetico IT produrrà circa 1,4 t di monossido di carbonio ( CO).
La funzione del sale industriale (NaCl) è quella di facilitare la rimozione di ossido di alluminio, ossido di ferro e altre impurità nel materiale.
(1) Sintesi e usi del carburo di silicio
La sintesi del carburo di silicio viene eseguita in uno speciale forno a resistenza, che in realtà è solo un elemento riscaldante a resistenza di grafite, costituito da particelle di grafite o particelle di carbonio depositate nelle colonne.
Questo elemento riscaldante è posizionato al centro e le suddette materie prime vengono miscelate uniformemente in una proporzione del 52% -54% di silice, 35% di coke, 11% di segatura e 1,5% ~ 4% di sale industriale. Sono strettamente imballati attorno all'elemento riscaldante in grafite.
Quando riscaldata con l'elettricità, la miscela reagisce per formare carburo di silicio.
L'equazione è la seguente:
SiO2 + 3 c - SiC + 2 co write
La temperatura iniziale della reazione è di circa 1400 ℃ e il prodotto è -SIC a bassa temperatura con un cristallo di substrato molto fine, che può essere stabilizzato a 2100 ℃, e quindi convertito lentamente in -SIC ad alta temperatura.
-SIC può essere stabilizzato a 2400 ℃ senza decomposizione significativa e la decomposizione per sublimazione può essere ottenuta oltre 2600 ℃, con conseguente volatilizzazione del vapore di silicio e grafite residua.
Quindi la temperatura finale della reazione è generalmente selezionata tra 1900 e 2200 ℃.
Il prodotto della sintesi della reazione è il polimero cristallino sfuso, che deve essere frantumato in particelle o polveri con diverse dimensioni delle particelle e le impurità in esso contenute devono essere rimosse.
Per ottenere carburo di silicio di elevata purezza, a volte è possibile utilizzare il metodo della deposizione di vapore, ovvero quando il vapore di tetracloruro di silicio miscelato con benzene e idrogeno passa attraverso la barra di grafite calda, si verifica la reazione del gas e il il carburo di silicio generato viene depositato sulla superficie della grafite.
L'equazione è la seguente:
6 C6H6 sicl4 + + 12 h2 - sic + 24 HCL
Il carburo di silicio puro è incolore e trasparente, ma a causa della presenza di carbonio libero, ferro, silicio e altre impurità nella produzione industriale di carburo di silicio, i prodotti hanno giallo, nero, verde scuro, verde chiaro e altri colori, la luce comune verde e nero.
Il peso molecolare relativo del carburo di silicio è 40,09, di cui il silicio rappresenta il 70,04% e il carbonio il 29,964.
Vera densità 3.21.
Punto di fusione (sublimazione) 2600 ℃.
Il -SIC con morfologia a bassa temperatura era struttura cubica.
Il SIC ad alta temperatura ha una struttura esagonale.
E a causa della diversa disposizione degli atomi nella struttura cristallina del carburo di silicio, esistono una serie di altre varianti, circa più di un centinaio di tipi, generalmente chiamate omoallochthonous.
Inoltre, a causa della differenza di affinità elettronica, esistono alcuni legami ionici nella struttura cristallina tranne i principali legami covalenti.
Il carburo di silicio è un materiale duro con una durezza Mohs di 9.2.
A basse temperature, il carburo di silicio ha proprietà chimiche relativamente stabili, eccellente resistenza alla corrosione e non è corroso in acido cloridrico bollente, acido solforico e acido fluoridrico.
Tuttavia, può reagire con alcuni metalli, sali e gas ad alte temperature. La reazione è elencata nella Tabella 10-4-16.
Il carburo di silicio rimane stabile fino a 2600 ° C in un'atmosfera riducente, mentre l'ossidazione avviene in un'atmosfera ossidante ad alta temperatura:
SiC {{0}} CO2 + o2 -> 2 SiO2
Ma la sua capacità antiossidante tra 800 ~ 1140 ℃ e 1300 ~ 1500 ℃, questo perché in 800 ~ 1140 ℃ la struttura del film di ossido generato dall'ossido (SiO2) è allentata, non protegge completamente il ruolo del substrato e sopra 1140 ℃, specialmente 1300 ~ 1500 ℃, ossidazione, in modo significativo, in questo momento per generare lo strato di ossido di pacciame sulla superficie del substrato di carburo di silicio, ha ostacolato l'ulteriore contatto di ossigeno nel carburo di silicio, quindi invece di rafforzare la capacità antiossidante.
Tuttavia, quando la temperatura è più alta, lo strato protettivo di ossidazione viene distrutto, rendendo il carburo di silicio soggetto a ossidazione intensa e distruzione da decomposizione.
Tabella 1. Reattività del sic con alcune sostanze
A causa delle sue eccellenti proprietà fisiche e chimiche, il carburo di silicio è stato ampiamente utilizzato come importante materia prima industriale.
Il suo utilizzo principale ha tre aspetti: utilizzato nella produzione di utensili abrasivi;
Utilizzato per la produzione di elementi riscaldanti a resistenza: barra di carbonio al silicio, tubo di carbonio al silicone, ecc.
Utilizzato per la produzione di prodotti refrattari.
Come refrattari speciali, viene utilizzato nell'altoforno di fusione del ferro e dell'acciaio, cupola, come stampaggio, corrosione, parti refrattarie antiusura;
Nel rivestimento del forno fusorio di metalli non ferrosi (zinco, alluminio, rame), conduttura di trasporto del metallo di fusione, filtro, crogiolo, ecc.;
Nella tecnologia spaziale, può essere utilizzato come ugello di coda del motore a razzo e pala di una turbina a gas ad alta temperatura.
Nell'industria dei silicati, è ampiamente usato come tavola da shed, rivestimento di forni a muffola e sagger per vari forni.
Nell'industria chimica, utilizzato per la produzione di petrolio e gas, gassificatore di petrolio, rivestimento del forno di desolforazione, ecc.
Confezionatrice in silicone PUDA:
Sulla base della buona mobilità, PUDA utilizzerà una confezionatrice a flusso libero per il silicio.
I materiali fluiscono liberamente per gravità e il prodotto entrerà nel sistema di pesatura in modo uniforme attraverso l'unità di alimentazione dal silo. La valvola dell'unità di alimentazione si aprirà dopo l'avvio della macchina confezionatrice, quindi i materiali verranno inseriti nel sacco o nella tramoggia di pesatura. Quando il peso raggiunge il valore preimpostato, la valvola dell'unità di alimentazione si chiuderà. L'operatore porta via la borsa piena o la mette sul nastro trasportatore alla macchina da cucire. Il processo di confezionamento è terminato.
