409-21-2 / 碳化硅的工業應用

碳化硅是典型的多晶型化合物，按大類來分，有α-碳化硅和β-碳化硅兩種。 α-碳化硅做為磨料有黑碳化硅、綠碳化硅兩種品種。β-碳化硅是制備碳化硅類陶瓷的主要原料。碳化硅的用途十分廣泛，如：冶金、機械、化工、建材、輕工、電子、發熱體。磨料可作為冶金工業的凈化劑、脫氧劑和改良劑。在機械加工方面可作為合成硬質合金刀具;加工后的硅碳板可作為耐火材料用于陶瓷燒制的棚板。通過精加工后生產的碳化硅微粉，可用于高科技電子元器件和遠紅外線輻射材料的涂料。高純度精微粉可供國防工業航空航天器皿的涂層。對國際國內各經濟領域的用途十分廣闊。

（黑碳化硅）

碳化硅半導體能應對“極端環境”，據稱，碳化硅晶片甚至可以經受住金星或太陽附近的熱度。前期的研究表明，即使在560℃的高溫中，碳化硅晶片在沒有冷卻裝置的情況下仍能正常運作。碳化硅晶片在通訊領域具有廣闊的運用前景，能讓高清晰電視發射器提供更清晰的信號和圖像;也可以用在噴氣和汽車引擎中，監測電機運轉。同時，它還可運用于太空探索領域，幫助核動力飛船執行更繁雜的任務。法國物理學家預言，在芯片制造領域，碳化硅取代硅已為時不遠。

碳化硅的工業應用主要有以下幾點：

(1)磨料

主要因為碳化硅具有很高硬度，化學穩定性和一定韌性，所以碳化硅能用于制造固結磨具、涂附磨具和自由研磨，從而來加工玻璃、陶瓷、石材、鑄鐵及某些非鐵金屬、硬質合金、鈦合金、高速鋼刀具和砂輪等。

(2)耐火材料和耐腐蝕材料

主要因為碳化硅具有高熔點(分解溫度)、化學惰性和抗熱振性，所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品燒成窯爐中用棚板和匣缽、煉鋅工業豎缸蒸餾爐用碳化硅磚、鋁電解槽襯、坩堝、小件爐材等多種碳化硅陶瓷制品。

(3)化工用途

因為碳化硅可在熔融鋼水中分解并和鋼水中游離氧、金屬氧化物反應生成一氧化碳和含硅爐渣。所以它可作為冶煉鋼鐵凈化劑，即用作煉鋼脫氧劑和鑄鐵組織改良劑。這一般使用低純度碳化硅，以降低成本。同時還可以作為制造四氯化硅原料。

(4)電工用途

用作加熱元件、非線性電阻元件和高溫半導體材料。加熱元件如硅碳棒(適用于1100?1500°C工作各種電爐)，非線性電阻元件，各式避雷閥片。

(5)其他

配制成遠紅外輻射涂料或制成碳化硅硅板用遠紅外輻射干燥器中。

碳化硅按應用行業用途細分如下：

①有色金屬冶煉工業的應用

利用碳化硅具有耐高溫，強度大，導熱性能良好，抗沖擊，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。

②鋼鐵行業方面的應用

利用碳化硅的耐腐蝕、抗熱沖擊耐磨損、導熱好的特點，用于大型高爐內襯提高了使用壽命。

③冶金選礦行業的應用

碳化硅硬度僅次于金剛石，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，也是航空飛行跑道的理想材料之一。

④建材陶瓷，砂輪工業方面的應用

利用其導熱系數，熱輻射，高熱強度大的特性，制造薄板窯具，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。

⑤節能方面的應用

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。