Karbid kremíka (SiC)je primárne klasifikovaný na základe svojej chemickej čistoty a kryštálovej štruktúry. Rôzne typy vykazujú významné rozdiely vo výkone a vhodných aplikačných scenároch:
| Klasifikácia typu | Základné vlastnosti | Kľúčový výkon | Typické aplikačné scenáre |
| Karbid kremíka vysokej-čistoty | Obsah Si Väčší alebo rovný 98 %, obsah C 1,8 %-2,0 %, nečistoty (Fe+Al+Ca) Menej ako alebo rovné 0,5 %, hlavne -SiC (šesťhranný kryštál) | Vysoká deoxidačná účinnosť a silná chemická stabilita | Špičková{0}}výroba ocele (ložisková oceľ, pružinová oceľ), elektronické materiály (polovodičové substráty) |
| Bežný priemyselný-karbid kremíka | Obsah Si 75 %-97 %, obsah C 2,0 %-3,0 %, nečistoty 3 % alebo menej, zmes -SiC a -SiC (kubické kryštály) | Vysoký pomer ceny-výkonu, vhodné pre všeobecné aplikácie | obyčajné tavenie ocele, odlievacie očkovacie látky a abrazíva. |
| Nízka-čistota karbidu kremíka | Obsah Si 60%-74%, nečistoty väčšie alebo rovné 5%, nepravidelná kryštálová štruktúra | Nízka cena, používa sa hlavne ako pomocný prostriedok | Hrubé opracovanie liatinových dielov, prísada do žiaruvzdorných materiálov |
Hlavné dôvody typových rozdielov:
Vplyv suroviny a procesu:SiC vysokej{0}}čistoty používa -kremičitý piesok vysokej čistoty (99,9 % alebo viac) a -kvalitný ropný koks, tavený pri 2300-2500 stupňoch počas 8-12 hodín, čo vedie k dostatočnému rastu kryštálov a minimálnym zvyškom nečistôt. Bežný SiC priemyselnej kvality používa obyčajný kremičitý piesok a uhoľný koks, tavený pri 2000-2200 stupňoch počas 4-6 hodín, čo vedie k vyššiemu obsahu nečistôt.
Riadený dopytom aplikácie:Špičkové{0}}oceliarske a elektronické aplikácie majú prísne požiadavky na čistotu materiálu, čo vedie k vývoju-siC s vysokou čistotou. Na rozdiel od toho aplikácie odlievacích a žiaruvzdorných materiálov uprednostňujú kontrolu nákladov, kde postačuje obyčajný SiC alebo SiC s nízkou{3}}čistotou.
Normy klasifikácie veľkosti karbidu kremíka a ovplyvňujúce faktory
Klasifikácia veľkosti častíc a korešpondencia so špecifikáciami (priemysel-spoločný štandard)
Veľkosť kremíkovej uhlíkovej zliatiny je založená na "sieti" s nasledujúcim prevodom na milimetre (mm) a zodpovedajúcimi aplikačnými scenármi:
| Špecifikácia zrnitosti (sieťka) | Zodpovedajúca zrnitosť (mm) | Kľúčové vlastnosti | Vhodné scenáre |
| 10-20 mesh | 0.85-2.00 | Pomalé rozpúšťanie, stabilná reakcia | Vhodné na-dlhodobé tavenie kupol a výrobu veľkých konvertorových ocelí |
| 20-60 mesh | 0.25-0.85 | Mierna rýchlosť rozpúšťania, vyvážená reakcia | Výroba ocele v elektrických peciach, očkovanie obyčajných odliatkov |
| 60-120 mesh | 0.125-0.25 | Rýchle rozpúšťanie a dobrá dispergovateľnosť | Vhodné na inkubáciu tenkostenných odliatkov a rýchlu deoxidáciu. |
| 120-200 mesh | 0.075-0.125 | Veľký špecifický povrch, extrémne rýchla reakcia | Presné odlievanie, elektronická príprava materiálu |
Príčiny veľkostnej diverzity
Požiadavky na reakčnú kinetiku:
Karbid kremíka s malými -časticami má veľký špecifický povrch (napr. 200 mesh má viac ako 10-násobok merného povrchu 10 mesh), čo umožňuje dôkladnejší kontakt s roztavenou oceľou/železom, čo vedie k vyššej rýchlosti rozpúšťania, čo je vhodné pre „rýchlu deoxidáciu, krátke -tavenie“ scenárov elektrických pecí (ako sú neskoršie fázy výroby ocele karbid kremíka s veľkými-časticami sa rozpúšťa pomaly, čo umožňuje nepretržité uvoľňovanie komponentov, čo je vhodné pre scenáre „dlhodobej{8}}stabilnej reakcie“ (ako je tavenie v kupolovej peci).
Kompatibilita zariadení a procesov:
Malé indukčné pece majú obmedzený priestor pece a slabé miešanie. Použitie 10-20 mesh veľkých-častíc karbidu kremíka môže ľahko viesť k usadzovaniu a neúplnému rozpusteniu; preto sú potrebné menšie častice (60 mesh alebo viac). Veľké konvertory a kupolové pece s väčšími objemami roztavenej ocele a dôkladnejším miešaním dokážu pojať karbid kremíka s väčšími časticami a proces pridávania je pohodlnejší.
Vedecké metódy identifikácie typu a veľkosti karbidu kremíka
Identifikácia typu (presnosť od vysokej po nízku)
Analýza chemického zloženia:
ICP spektroskopia sa používa na detekciu obsahu Si, C a nečistôt. Si Väčšie alebo rovné 98 % znamená vysokú čistotu, 75 % až 97 % znamená bežný stupeň a < 75 % znamená nízku čistotu.
Analýza kryštálovej štruktúry:
Používa sa röntgenová difrakcia (XRD). Zjavné -charakteristické vrcholy SiC označujú vysokú čistotu alebo bežnú kvalitu, zatiaľ čo vysoký podiel -charakteristických vrcholov SiC naznačuje nízku čistotu.
Úsudok{0}}založený na vzhľade:
Karbid kremíka vysokej{0}}čistoty je čierny alebo tmavozelený s jednotným leskom a bez vyblednutých škvŕn; obyčajný stupeň je sivastý a má matnejší lesk; nízka-čistota je väčšinou sivastá-hnedá a častice nečistôt sú viditeľné.
Identifikácia veľkosti (bežne používané priemyselné metódy)
Štandardná sitová analýza:
Pomocou štandardných sít GB/T 6003.1-2012 sa vzorky karbidu kremíka preosejú a zvyšok na rôznych vrstvách sita sa odváži, aby sa určila distribúcia veľkosti častíc (napr. „80-100 mesh“ znamená častice, ktoré prejdú sitom s veľkosťou ôk 80, ale zostanú na site s veľkosťou 100 mesh). Táto metóda je jednoduchá na obsluhu, nízku cenu a je vhodná pre priemyselné výrobné prostredia.
Laserová analýza veľkosti:
Pomocou laserového analyzátora veľkosti táto metóda využíva rozptylový efekt laserového svetla na častice na rýchle získanie kriviek distribúcie veľkosti častíc. Ponúka vysokú presnosť merania (chyba menšia alebo rovná 2 %) a je vhodný pre špičkové-aplikácie s prísnymi požiadavkami na veľkosť častíc (ako sú elektronické materiály a presné odlievanie).
Zásady správneho výberu a praktické body pre karbid kremíka
Logika výberu jadra
Výber na základe "Požiadaviek na čistotu":Karbid kremíka vysokej-čistoty pre-kvalitnú oceľ a elektronické aplikácie; priemyselná-trieda pre všeobecnú metalurgiu a odlievanie; nízka-čistota pre aplikácie citlivé na náklady{4}}.
Výber na základe "Rýchlosti reakcie":Malá veľkosť (60 mesh alebo väčšia) pre krátke-tavenie a rýchlu deoxidáciu; veľká veľkosť častíc (menej ako 20 mesh) pre dlhodobé-tavenie a stabilné reakcie.
Kompatibilita na základe "Typu zariadenia":Malá veľkosť pre malé pece; veľká veľkosť pre veľké pece, aby sa predišlo neúplnému rozpusteniu alebo prevádzkovým ťažkostiam.
Kľúčové praktické body
Kontrola dávkovania:Pri výrobe ocele s vysokou{0}}čistotou z karbidu kremíka je dávka 0,3 % – 0,5 % hmoty roztavenej ocele; pre obyčajnú zlievárenskú inokuláciu je dávka 0,5 % - 1,0 %. Nadmerné dávkovanie môže ľahko viesť k zvýšenému obsahu uhlíka v roztavenej oceli a prasklinám v odliatkoch.
Načasovanie pridania:Pri výrobe ocele v elektrickej oblúkovej peci pridajte karbid kremíka v neskorších fázach tavenia vsádzky; na očkovanie zlievarne pridajte karbid kremíka 1-2 minúty pred poklepaním roztaveného železa, aby sa zabezpečila dostatočná reakcia.
Kombinované aplikačné techniky:Pri kombinácii sferosiliciaa hliník na dezoxidáciu, najprv pridajte fesi na pred{0}}deoxidáciu (odstránenie viac ako 80 % kyslíka), potom pridajte SiC na hlbšiu deoxidáciu a doplnenie kremíka a nakoniec pridajte hliník na konečnú deoxidáciu, aby ste zlepšili účinnosť dezoxidácie a rýchlosť absorpcie kremíka.
Prípadové štúdie výberu karbidu kremíka v špeciálnych scenároch
Príprava polovodičového substrátu:
99,99 % vysoká-čistota, karbid kremíka 120 – 200 mesh je vybraný tak, aby zabezpečil, že žiadne nečistoty neovplyvnia elektrický výkon;
Tenkostenné presné odliatky (napr. hlavy valcov automobilových motorov):
60-120 mesh obyčajný karbid kremíka je vybraný na vyváženie účinku očkovania a ceny;
Výroba veľkorozmernej{0}konvertorovej ocele (nízkolegovaná oceľ Q355-):
Priemyselný karbid kremíka 10-20 mesh je vybraný na stabilizáciu deoxidácie a doplnenie kremíka, čím sa zlepšuje pevnosť ocele.
