Karbid křemíku (SiC), známý také jako šmirgl.
V roce 1891 vynalezl Acheson, Američan, průmyslovou výrobní metodu karbidu křemíku.
Karbid křemíku se syntetizuje přidáním tepelné reakce v odporové peci s přírodním oxidem křemičitým, uhlíkem, dřevní štěpkou a průmyslovou solí jako základními syntetickými surovinami.
Přidává se dřevní štěpka, aby byla sypká směs při vysokých teplotách porézní, aby se usnadnilo odstraňování velkého množství plynů a těkavých látek vznikajících při reakci a aby se zabránilo explozi, protože syntetický IT karbid křemíku bude produkovat přibližně 1,4 t oxidu uhelnatého ( CO).
Funkcí průmyslové soli (NaCl) je usnadnit odstraňování oxidu hlinitého, oxidu železa a jiných nečistot v materiálu.
(1) Syntéza a použití karbidu křemíku
Syntéza karbidu křemíku se provádí ve speciální odporové peci, což je ve skutečnosti jen grafitový odporový topný článek, který je vyroben z grafitových částic nebo uhlíkových částic ukládaných do kolon.
Toto topné těleso je umístěno uprostřed a výše uvedené suroviny jsou rovnoměrně smíchány v poměru 52% -54% oxidu křemičitého, 35% koksu, 11% pilin a 1,5% ~ 4% průmyslové soli. Jsou pevně zabaleny kolem grafitového topného tělesa.
Při zahřívání elektřinou směs reaguje za vzniku karbidu křemíku.
Rovnice je následující:
Zápis SiO2 + 3 c - SiC + 2 co
Počáteční teplota reakce je asi 1400 ° C a produktem je nízkoteplotní -SIC s velmi jemným krystalem substrátu, který lze stabilizovat na 2100℃, a poté pomalu konvertovat na vysokoteplotní -SIC.
-SIC lze stabilizovat na 2400 ° C bez výrazného rozkladu a sublimačního rozkladu lze dosáhnout nad 2600 ° C, což vede k těkavosti par křemíku a zbytkového grafitu.
Konečná teplota reakce je tedy obecně zvolena na 1900 ~ 2200 ° C.
Produktem reakční syntézy je sypký krystalický polymer, který je třeba rozdrtit na částice nebo prášky s různými velikostmi částic, a nečistoty v něm by měly být odstraněny.
Za účelem získání vysoce čistého karbidu křemíku je někdy možné použít metodu depozice par, tj. Když pára chloridu křemičitého ve směsi s benzenem a vodíkem prochází horkou grafitovou tyčí, dojde k plynné reakci a generovaný karbid křemíku je uložen na povrchu grafitu.
Rovnice je následující:
6 C6H6 sicl4 + + 12 h2 - sic + 24 HCL
Čistý karbid křemíku je bezbarvý a průhledný, ale vzhledem k přítomnosti volného uhlíku, železa, křemíku a dalších nečistot v průmyslové výrobě karbidu křemíku mají výrobky žluté, černé, tmavě zelené, světle zelené a jiné barvy, společné světlo zelená a černá.
Relativní molekulová hmotnost karbidu křemíku je 40,09, z toho 70,04% křemíku a 29,964 uhlíku.
Skutečná hustota 3.21.
Bod tání (sublimace) 2600 ° C.
-SIC s nízkoteplotní morfologií byla kubická struktura.
Vysokoteplotní -SIC má šestihrannou strukturu.
A kvůli rozdílnému uspořádání atomů v krystalové struktuře karbidu křemíku existuje řada dalších variant, více než sto druhů, obecně nazývaných homoallochtonous.
Kromě toho kvůli rozdílu elektronové afinity existují v krystalové struktuře některé iontové vazby kromě hlavních kovalentních vazeb.
Karbid křemíku je tvrdý materiál s Mohsovou tvrdostí 9,2.
Při nízkých teplotách má karbid křemíku relativně stabilní chemické vlastnosti, vynikající odolnost proti korozi a nekoroduje ve vroucí kyselině chlorovodíkové, kyselině sírové a kyselině fluorovodíkové.
Může však reagovat s některými kovy, solemi a plyny při vysokých teplotách. Reakce je uvedena v tabulce 10-4-16.
Karbid křemíku zůstává stabilní až 2 600 ℃ v redukční atmosféře, zatímco k oxidaci dochází v oxidační atmosféře s vysokou teplotou:
SiC {{0}} CO2 + o2 -> 2 SiO2
Ale jeho antioxidační kapacita mezi 800 ~ 1140 ℃ než 1300 ~ 1 500 ℃ je to proto, že v 800 ~ 1140 structure je oxidem generovaný oxidový film (SiO2) struktura uvolněná, ne zcela chrání roli substrátu a nad 1140 ℃, zejména mezi 1300 ~ 1 500 ℃, oxidace, významně, v této době pro generování oxidové vrstvy mulče na povrchu substrátu z karbidu křemíku, bránila dalšímu kontaktu kyslíku s karbidem křemíku, takže místo posílení antioxidační kapacity.
Když je však teplota vyšší, oxidační ochranná vrstva se zničí, čímž se karbid křemíku podrobí intenzivní oxidaci a rozkladu.
Tabulka 1. Reaktivita sic s některými látkami
Díky svým vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem je karbid křemíku široce používán jako důležitá průmyslová surovina.
Jeho hlavní použití má tři aspekty: používá se při výrobě brusných nástrojů;
Používá se k výrobě odporových topných prvků - křemíková uhlíková tyč, křemíková uhlíková trubka atd .;
Používá se k výrobě žáruvzdorných výrobků.
Jako speciální žáruvzdorné materiály se používá ve vysoké peci na železo a ocel, v kupole, jako je lisování, koroze, opotřebení žáruvzdorných dílů;
V vyzdívce tavicí pece na neželezné kovy (zinek, hliník, měď), tavící kovové dopravní potrubí, filtr, kelímek atd .;
V kosmické technologii jej lze použít jako koncovou trysku raketového motoru a vysokoteplotní lopatku plynové turbíny.
V silikátovém průmyslu je široce používán jako přístřešek, vložka muflové pece a propadlina pro různé pece.
V chemickém průmyslu se používá pro výrobu ropy a zemního plynu, zplyňovače ropy, vyzdívky odsiřovacích pecí atd.
Silikonový balicí stroj PUDA:
Na základě dobré mobility PUDA použije balicí stroj s volným tokem křemíku.
Materiály volně proudí gravitací a produkt bude vstupovat do vážicího systému rovnoměrně dávkovací jednotkou ze sila. Ventil podávací jednotky se otevře po spuštění balicího stroje, poté se materiály naplní do vaku nebo násypky váhy. Když hmotnost dosáhne přednastavené hodnoty, ventil podávací jednotky se zavře. Obsluha odnese naplněný pytel nebo ho umístí na pásový dopravník do šicího stroje. Proces balení je dokončen.
