Cacbua Silic Đen: Tính chất và Ứng dụng
1. Tổng quan
Cacbua silic đen (SiC) là vật liệu gốm tổng hợp được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp cát silic và cốc dầu mỏ trong lò điện trở ở nhiệt độ cao (khoảng 2200°C). Nó cứng hơn nhôm oxit nhưng kém bền hơn kim cương hoặc bo cacbua.
2. Tính chất chính của cacbua silic đen
| Tài sản | Sự miêu tả |
|---|---|
| Độ cứng | 9,0-9,5 trên thang Mohs (gần bằng kim cương) |
| Điểm nóng chảy | ~2700°C (phân hủy, không tan chảy) |
| Độ dẫn nhiệt | Cao (120-200 W/m·K) |
| Kháng hóa chất | Chống lại axit, kiềm và oxy hóa |
| Độ dẫn điện | Bán dẫn |
| Sức mạnh cơ học | Cường độ nén cao, giòn |
| Tỉ trọng | ~3,1 g/cm³ |
| Khả năng chống sốc nhiệt | Xuất sắc |
| Màu sắc | Đen/xám đen do tạp chất (sắt, cacbon) |
3. Ứng dụng của cacbua silic đen
A. Chất mài mòn & Mài
Được sử dụng trong đá mài, giấy nhám và dụng cụ cắt.
Có hiệu quả đối với kim loại màu (nhôm, đồng thau), gốm sứ và vật liệu composite.
B. Vật liệu chịu lửa
Độ ổn định nhiệt cao làm cho nó phù hợp để làm lớp lót lò, đồ nội thất lò nung và nồi nấu kim loại.
Được sử dụng trong sản xuất thép và thủy tinh.
C. Ứng dụng luyện kim
Hoạt động như chất khử oxy trong sản xuất thép.
Được sử dụng trong luyện sắt và thép để cải thiện chất lượng.
D. Linh kiện chịu mài mòn
Được sử dụng trong vòi phun, phớt và phương tiện phun cát.
Được áp dụng cho các bộ phận máy bơm dễ bị xói mòn.
E. Điện tử & Chất bán dẫn
Được sử dụng trong các thiết bị điện tử công suất cao, nhiệt độ cao (điốt, đèn LED).
Vật liệu nền cho một số ứng dụng bán dẫn.
F. Ô tô & Hàng không vũ trụ
Đĩa phanh và má phanh gốm (do khả năng chịu nhiệt).
Các thành phần cấu trúc nhẹ trong ngành hàng không vũ trụ.
G. Gốm sứ & Vật liệu tổng hợp
Chất gia cường trong vật liệu composite nền gốm (CMC).
Được sử dụng trong vật liệu áo giáp chống đạn.
H. Đánh bóng & Mài
Bột SiC mịn được sử dụng để đánh bóng kính, đá và các bộ phận quang học.
4. So sánh với Silicon Carbide Xanh
SiC đen : Rẻ hơn, ít tinh khiết hơn một chút (~97-98% SiC), được sử dụng cho mục đích mài mòn và chịu lửa nói chung.
SiC xanh : Độ tinh khiết cao hơn (>99%), được sử dụng để nghiền chính xác các vật liệu cứng như cacbua vonfram.
5. Ưu điểm và hạn chế
✔ Ưu điểm:
Độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao.
Độ ổn định nhiệt và hóa học tuyệt vời.
Tiết kiệm chi phí hơn so với kim cương hoặc bo cacbua.