ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ (SiC) เป็นวัสดุสังเคราะห์ที่มีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีเสถียรภาพทางเคมีที่ยอดเยี่ยม โดยส่วนใหญ่ทำจากทรายควอทซ์ โค้กปิโตรเลียม และวัตถุดิบอื่นๆ ที่หลอมในเตาไฟฟ้าอุณหภูมิสูง มีการใช้งานหลากหลาย ครอบคลุมหลายสาขาอุตสาหกรรม ต่อไปนี้คือการใช้งานหลัก:
–
1. เครื่องมือขัดและตัด
– วัสดุขัด: ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตล้อเจียร กระดาษทราย หัวเจียร ฯลฯ เนื่องจากมีความแข็งสูง (ความแข็ง Mohs 9.2) เหมาะสำหรับการเจียรวัสดุที่มีความแข็งแรงต่ำ เช่น แก้ว เซรามิก หิน และเหล็กหล่อ
– เครื่องมือตัด: ในฐานะวัตถุดิบสำหรับแผ่นตัด ใช้ในการแปรรูปหิน การตัดโลหะ และสาขาอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการตัดวัสดุเปราะ
–
2. วัสดุทนไฟ
– การใช้งานอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง: ความต้านทานอุณหภูมิสูงของซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ (จุดหลอมเหลวอยู่ที่ประมาณ 2,700℃) ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบุเตาเผา อิฐทนไฟ และเหล็กหล่อ ใช้ในอุปกรณ์อุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมโลหะ เซรามิก แก้ว และอุตสาหกรรมอื่นๆ
– ทนทานต่อการกัดกร่อน: ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนทางเคมี (เช่น เตาเผาเหล็ก)
–
3. ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอและแรงกระแทก
– ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอในอุตสาหกรรม: ใช้ในการผลิตแหวนซีลเชิงกล หัวฉีดทราย ชิ้นส่วนปั๊มโคลน ฯลฯ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุตสาหกรรมเหมืองแร่และเคมี
– วัสดุกันกระสุน: เนื่องจากมีความแข็งและทนต่อแรงกระแทกสูง จึงสามารถใช้ร่วมกับวัสดุอื่นๆ สำหรับอุปกรณ์ป้องกันได้
| การวิเคราะห์ทางเคมีโดยทั่วไป | คุณสมบัติทางกายภาพทั่วไป | ||
| ซิลิคอนคาร์ไบด์ | ≥98% | ความแข็ง: | โมห์ส:9.15 |
| ซิโอ2 | ≤1% | จุดหลอมเหลว: | ระเหิดที่ 2250℃ |
| น้ำ2O3 | ≤0.5% | อุณหภูมิใช้งานสูงสุด: | 1900℃ |
| Fe2O3 | ≤0.3% | ความถ่วงจำเพาะ: | 3.2-3.45 ก./ซม.3 |
| เอฟซี | ≤0.3% | ความหนาแน่นรวม (LPD): | 1.2-1.6 ก./ซม.3 |
| เนื้อหาแม่เหล็ก | ≤0.02% | สี: | สีดำ |
| รูปร่างของอนุภาค: | หกเหลี่ยม | ||
–
4. สาขาอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์
– พื้นผิวส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์: แม้ว่าความบริสุทธิ์จะต่ำกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว แต่ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำยังคงใช้ในการผลิตองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า (เช่น แท่งทำความร้อนแบบต้านทาน) พื้นผิวกระจายความร้อนของแผงวงจร ฯลฯ
– วัสดุเสริมเซมิคอนดักเตอร์: ในอุตสาหกรรมโฟโตวอลตาอิกส์ ใช้เป็นสารละลายกัดกร่อนสำหรับการตัดเวเฟอร์ซิลิกอนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัด
–
5. เซรามิกและวัสดุคอมโพสิต
– วัสดุเสริมแรง: ในฐานะของสารเติมแต่งสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากเซรามิกหรือโลหะ ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ทนทานต่อการสึกหรอ และทนต่ออุณหภูมิสูงของวัสดุ และใช้ในอวกาศ ผ้าเบรกรถยนต์ เป็นต้น
–
6. สาขาการป้องกันสารเคมีและสิ่งแวดล้อม
– อุปกรณ์ที่ทนทานต่อการกัดกร่อน: ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์และท่อส่งเพื่อทนต่อการกัดกร่อนของกรดและด่างที่รุนแรง
– วัสดุกรอง: ใช้เป็นสื่อกรองในการบำบัดก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิสูง เช่น องค์ประกอบตัวกรองฝุ่น
–
7. การใช้งานอื่นๆ
– การแปรรูปเครื่องประดับ: ใช้ในการตัดและขัดอัญมณี
– วัสดุเคลือบ: ใช้เป็นสารเคลือบที่ทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ
ความแตกต่างจากซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว
ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำมีความบริสุทธิ์ต่ำกว่า (ประมาณ 95%-98%) และต้นทุนต่ำกว่า และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการความบริสุทธิ์ต่ำ ในขณะที่ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวมีความบริสุทธิ์ที่สูงกว่า (≥99%) และมีความแข็งที่ดีกว่าเล็กน้อย และส่วนใหญ่ใช้ในการประมวลผลความแม่นยำของคาร์ไบด์ซีเมนต์ ชิปเซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ
โดยสรุปแล้ว ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำมีบทบาทสำคัญในการผลิตทางอุตสาหกรรม วัสดุใหม่ พลังงาน และสาขาอื่นๆ ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัว และเป็นวัสดุสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทาน
การกระจายขนาดซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ
| การกำหนดกรวด | เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเป็นหน่วย um |
| เอฟ12 | 1765 |
| เอฟ14 | 1470 |
| เอฟ16 | 1230 |
| เอฟ20 | 1040 |
| เอฟ22 | 885 |
| เอฟ24 | 745 |
| เอฟ30 | 625 |
| เอฟ36 | 525 |
| F40 | 438 |
| เอฟ46 | 370 |
| เอฟ54 | 310 |
| เอฟ60 | 260 |
| เอฟ 70 | 218 |
| เอฟ80 | 185 |
| เอฟ90 | 154 |
| เอฟ100 | 129 |
| เอฟ120 | 109 |
| เอฟ150 | 82 |
| เอฟ180 | 69 |
| เอฟ220 | 58 |
| ขนาดกรวด JIS | D0(ไมครอน) | D3(ไมครอน) | D50(ไมครอน) | D94(ไมครอน) |
| #240 | ≤ 127 | ≤ 103 | 57.0±3.0 | ≥ 40 |
| #280 | ≤ 112 | ≤ 87 | 48.0±3.0 | ≥ 33 |
| #320 | ≤ 98 | ≤ 74 | 40.0±2.5 | ≥ 27 |
| #360 | ≤ 86 | ≤ 66 | 35.0±2.0 | ≥ 23 |
| #400 | ≤ 75 | ≤ 58 | 30.0±2.0 | ≥ 20 |
| #500 | ≤ 63 | ≤ 50 | 25.0±2.0 | ≥ 16 |
| #600 | ≤ 53 | ≤ 41 | 20.0±1.5 | ≥ 13 |
| #700 | ≤ 45 | ≤ 37 | 17.0±1.5 | ≥ 11 |
| #800 | ≤ 38 | ≤ 31 | 14.0±1.0 | ≥ 9.0 |
| #1000 | ≤ 32 | ≤ 27 | 11.5.±1.0 | ≥ 7.0 |
| #1200 | ≤ 27 | ≤ 23 | 9.5±0.8 | ≥ 5.5 |
| #1500 | ≤ 23 | ≤ 20 | 8.0±0.6 | ≥ 4.5 |
| #2000 | ≤ 19 | ≤ 17 | 6.7±0.6 | ≥ 4.0 |
| #2500 | ≤ 16 | ≤ 14 | 5.5±0.5 | ≥ 3.0 |
| #3000 | ≤ 13 | ≤ 11 | 4.0±0.5 | ≥ 2.0 |
| #4000 | ≤ 11 | ≤ 8.0 | 3.0±0.4 | ≥ 1.8 |