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碳化硅用途廣泛,越來越來的新市場正待開發(fā);以線切割為代表的新型領(lǐng)域,正帶著碳化硅行業(yè)換代升級;隨著國際和中國經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn),碳化硅行業(yè)也會迎來一定的發(fā)展機會,需要注意的是國家對環(huán)境的管控將會更加嚴厲。
碳化硅的技術(shù)研發(fā)呈加速趨勢,替代技術(shù)大量出現(xiàn)。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)仍處在快速成長期,有多種技術(shù)在激烈競爭。目前晶硅電池在市場份額上占了主要地位,但是其他技術(shù)也在快速演進中。如若把硅晶電池看做一代電池技術(shù),今后會有無機薄膜電池、薄膜電池等二三代電池技術(shù)。特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍。電池技術(shù)會向更高的發(fā)電效率上發(fā)展,這是一種趨勢。
碳化物材料熔點較高,大都在3000℃以上,如TiC熔點3107℃,ZrC熔點3530℃。在較高溫度下,碳化物會氧化,熔點高于石墨和碳。多數(shù)碳化物硬度高,有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。部分碳化物性能見表8-6。碳化物基本合成方法有:金屬與碳粉直接化合法;碳還原法;金屬與含碳氣體反應(yīng)。鋼鐵行業(yè)方面的應(yīng)用:利用碳化硅的耐腐蝕,抗熱沖擊耐磨損,導(dǎo)熱好的特點,用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。
生產(chǎn)碳化硅制品,首先要有碳化硅原料。碳化硅的工業(yè)生產(chǎn)方法是將石英砂、煤焦、鋸末和鹽混合在一起,在電阻爐中加熱到2200℃左右,鹽的作用是除去石英砂和煤焦中的雜質(zhì),而鋸末的作用是產(chǎn)生氣孔,使生成的氣體容易逸出。它主要是用于研磨玻璃、陶瓷、石材等非金屬材料、鑄鐵及某些非鐵金屬,它與這些材料之間的反應(yīng)性很弱。電爐中間用石墨或碳顆粒堆積成柱狀電阻發(fā)熱體,所配原料緊密填充在發(fā)熱體四周。
碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭為主要原料。它們在備料工序中經(jīng)過機械加工,成為合適的粒度,然后按照化學(xué)計算,混合成為爐料。磨料調(diào)節(jié)爐料的透氣性,在配爐料時要加適量的木屑。制煉綠碳化硅時,爐料中還要加適量的鹽。
爐料裝在間歇式電阻爐內(nèi)。電阻爐兩端是端墻,近中心處有石墨電極。爐芯體即連于兩電極之間。爐芯周圍裝的是參加反應(yīng)的爐料,外部則是保溫料。碳化硅的脫碳機理為:當(dāng)冶煉進行的一定程度后,鋼與碳化硅之間存在一定的液相隔離層。制煉時,電爐供電,爐芯體溫度上升,達到2600~2700℃。電熱通過爐芯表面?zhèn)鹘o爐料,使之逐漸加熱,達到1450℃以上時,即發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳化硅,并逸出CO。
這部分爐料在制煉時未達到反應(yīng)溫度,因而不起反應(yīng),只起保溫作用,它在爐中所占的位置叫保溫帶。保溫帶爐料與反應(yīng)帶爐料的配制方法、制煉后該部位爐料的利用方法不盡相同。有一種工藝方法,在保溫帶的特定區(qū)域內(nèi)裝爐時裝以新料,制煉后取出配到反應(yīng)料中去,這就叫做焙燒料。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。若將保溫帶上未反應(yīng)的料經(jīng)再生處理,稍加焦炭及適量木屑,配制成保溫料重新利用,就稱之為乏料。