Karbid křemíku (SiC)je primárně klasifikován na základě své chemické čistoty a krystalové struktury. Různé typy vykazují významné rozdíly ve výkonu a vhodných aplikačních scénářích:
| Typová klasifikace | Základní vlastnosti | Klíčový výkon | Typické aplikační scénáře |
| Vysoce čistý karbid křemíku | Obsah Si Větší nebo roven 98 %, obsah C 1,8 %-2,0 %, nečistoty (Fe+Al+Ca) Méně než nebo rovno 0,5 %, hlavně -SiC (šestihranný krystal) | Vysoká deoxidační účinnost a silná chemická stabilita | Špičková{0}}výroba oceli (ložisková ocel, pružinová ocel), elektronické materiály (polovodičové substráty) |
| Běžný průmyslový-karbid křemíku | Obsah Si 75 %-97 %, obsah C 2,0 %-3,0 %, nečistoty 3 % nebo méně, směs -SiC a -SiC (kubické krystaly) | Vysoký poměr ceny-výkonu, vhodné pro běžné aplikace | běžné tavení oceli, odlévací inokulanty a abraziva. |
| Nízká-čistota karbidu křemíku | Obsah Si 60%-74%, nečistoty větší nebo rovné 5%, nepravidelná krystalická struktura | Nízká cena, používá se hlavně jako pomocný prostředek | Hrubé opracování litinových dílů, přísada do žáruvzdorných materiálů |
Hlavní důvody typových rozdílů:
Vliv suroviny a procesu:Vysoce{0}}čistota SiC používá vysoce-čistý křemičitý písek (99,9 % nebo vyšší) a vysoce-kvalitní ropný koks, tavený při 2300-2500 stupních po dobu 8–12 hodin, což vede k dostatečnému růstu krystalů a minimálním zbytkům nečistot. Běžný SiC průmyslové kvality používá obyčejný křemičitý písek a uhelný koks, tavený při 2000-2200 stupních po dobu 4-6 hodin, což má za následek vyšší obsah nečistot.
Aplikační poptávka řízená:Špičkové{0}}ocelářské a elektronické aplikace mají přísné požadavky na čistotu materiálu, což vede k vývoji vysoce-čistoty SiC. Naproti tomu aplikace odlévacích a žáruvzdorných materiálů upřednostňují kontrolu nákladů, kde stačí běžný SiC nebo SiC o nízké{3}}čistotě.
Normy pro klasifikaci velikosti karbidu křemíku a ovlivňující faktory
Klasifikace velikosti částic a korespondence specifikací (průmyslový-běžný standard)
Velikost slitiny křemíkového uhlíku je založena na „síti“ s následujícím převodem na milimetry (mm) a odpovídajícími scénáři použití:
| Specifikace zrnitosti (síťovina) | Odpovídající zrnitost (mm) | Klíčové vlastnosti | Vhodné scénáře |
| 10-20 mesh | 0.85-2.00 | Pomalé rozpouštění, stabilní reakce | Vhodné pro-dlouhodobé tavení kupolí a výrobu velké konvertorové oceli |
| 20-60 mesh | 0.25-0.85 | Mírná rychlost rozpouštění, vyvážená reakce | Výroba oceli v elektrických pecích, očkování běžných odlitků |
| 60-120 mesh | 0.125-0.25 | Rychlé rozpouštění a dobrá dispergovatelnost | Vhodné pro inkubaci tenkostěnných odlitků a rychlou deoxidaci. |
| 120-200 mesh | 0.075-0.125 | Velký specifický povrch, extrémně rychlá reakce | Přesné lití, elektronická příprava materiálu |
Příčiny velikostní rozmanitosti
Požadavky na reakční kinetiku:
Karbid křemíku s malými -částicemi má velký specifický povrch (např. 200 mesh má více než 10násobek specifického povrchu 10 mesh), což umožňuje důkladnější kontakt s roztavenou ocelí/železem, což má za následek rychlejší rozpouštění, vhodné pro „rychlou deoxidaci, krátkodobou-tavbu“ scénáře elektrické pece (jako jsou pozdější fáze výroby oceli) karbid křemíku s velkými-částicemi se rozpouští pomalu, což umožňuje nepřetržité uvolňování složek, což je vhodné pro scénáře „dlouhodobě{8}}stabilní reakce“ (jako je tavení v kuplovně).
Kompatibilita zařízení a procesů:
Malé indukční pece mají omezený prostor pece a slabé míchání. Použití 10-20 mesh-částic karbidu křemíku může snadno vést k usazování a neúplnému rozpuštění; proto jsou zapotřebí menší částice (60 mesh nebo vyšší). Velké konvertory a kupolové pece s většími objemy roztavené oceli a důkladnějším mícháním mohou pojmout karbid křemíku s většími částicemi a proces přidávání je pohodlnější.
Metody vědecké identifikace pro typ a velikost karbidu křemíku
Identifikace typu (přesnost od vysoké po nízkou)
Analýza chemického složení:
ICP spektroskopie se používá k detekci obsahu Si, C a nečistot. Si Větší nebo rovno 98 % znamená vysokou čistotu, 75 % až 97 % znamená běžnou jakost a < 75 % znamená nízkou čistotu.
Analýza krystalové struktury:
Používá se rentgenová difrakce (XRD). Zjevné -charakteristické píky SiC indikují vysokou čistotu nebo běžnou jakost, zatímco vysoký podíl -charakteristických píků SiC indikuje nízkou čistotu.
Úsudek-vzhledu:
Karbid křemíku o vysoké{0}}čistotě je černý nebo tmavě zelený s jednotným leskem a bez skvrn; běžná třída má šedavou barvu a má matnější lesk; nízká-čistota je většinou šedavě-hnědá a jsou viditelné částice nečistot.
Identifikace velikosti (běžně používané průmyslové metody)
Standardní sítová analýza:
Pomocí standardních sít GB/T 6003.1-2012 se vzorky karbidu křemíku prosejou a zbytek na různých vrstvách síta se zváží, aby se určila distribuce velikosti částic (např. „80-100 mesh“ znamená částice, které projdou sítem o velikosti 80 mesh, ale zůstanou na sítu 100 mesh). Tato metoda je jednoduchá na provoz, nízká cena a vhodná pro prostředí průmyslové výroby.
Laserová analýza velikosti:
Pomocí laserového analyzátoru velikosti tato metoda využívá rozptylového efektu laserového světla na částicích k rychlému získání křivek distribuce velikosti částic. Nabízí vysokou přesnost měření (chyba menší nebo rovna 2 %) a je vhodný pro špičkové-aplikace s přísnými požadavky na velikost částic (jako jsou elektronické materiály a přesné lití).
Zásady správného výběru a praktické body pro karbid křemíku
Logika výběru jádra
Výběr na základě "Požadavků na čistotu":Vysoce-karbid křemíku pro špičkové-ocelářské a elektronické aplikace; průmyslová-kvalita pro obecnou metalurgii a slévárenství; nízká-čistota pro aplikace citlivé na náklady{4}}.
Výběr na základě "rychlosti reakce":Malá velikost (60 mesh nebo větší) pro krátké-tavení a rychlou deoxidaci; velká velikost částic (méně než 20 mesh) pro dlouhodobé-tavení a stabilní reakce.
Kompatibilita na základě "Typu zařízení":Malá velikost pro malé pece; velká velikost pro velké pece, aby se zabránilo neúplnému rozpuštění nebo provozním nepříjemnostem.
Klíčové praktické body
Kontrola dávkování:Pro výrobu vysoce čisté oceli z karbidu křemíku je dávka 0,3 % až 0,5 % hmoty roztavené oceli; pro běžné slévárenské očkování je dávka 0,5 % až 1,0 %. Nadměrné dávkování může snadno vést ke zvýšenému obsahu uhlíku v roztavené oceli a prasklinám v odlitcích.
Načasování přidání:Pro výrobu oceli v elektrické obloukové peci přidejte karbid křemíku v pozdějších fázích tavení vsázky; pro inokulaci sléváren přidejte karbid křemíku 1-2 minuty před odpichem roztaveného železa, aby byla zajištěna dostatečná reakce.
Kombinované aplikační techniky:Při kombinaci sferosiliciaa hliník pro dezoxidaci, nejprve přidejte fesi pro před{0}}deoxidaci (odstranění více než 80 % kyslíku), poté přidejte SiC pro hlubší dezoxidaci a doplnění křemíku a nakonec přidejte hliník pro konečnou dezoxidaci, abyste zlepšili účinnost dezoxidace a rychlost absorpce křemíku.
Případové studie výběru karbidu křemíku ve speciálních scénářích
Příprava polovodičového substrátu:
99,99% vysoká-čistota, karbid křemíku 120-200 mesh je vybrán tak, aby zajistil, že žádné nečistoty neovlivní elektrický výkon;
Tenkostěnné přesné odlitky (např. hlavy válců automobilových motorů):
60-120 mesh běžného karbidu křemíku je vybrán pro vyvážení účinku očkování a nákladů;
Výroba velké-konvertorové oceli (nízkolegovaná ocel Q355-):
10-20 mesh průmyslový karbid křemíku je vybrán ke stabilizaci dezoxidace a doplnění křemíku, čímž zlepšuje pevnost oceli.
