金剛砂簡介

   金剛砂（又名：碳硅石、碳化硅或耐火砂），化學(xué)簡式：SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成的一種耐火材料。碳化硅在大自然也存在于罕見的礦物，莫桑石中。在當(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的一種。 我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

   金剛砂種類

   金剛砂硅有黑金剛砂和綠金剛砂兩個(gè)常用的基該品種，都屬α-SiC。①黑金剛砂含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠金剛砂含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

   金剛砂化學(xué)特性

   金剛砂由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。低品級(jí)金剛砂（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。

   金剛砂的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石（10級(jí)），具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

   金剛砂至少有70種結(jié)晶型態(tài)。α-金剛砂為最常見的一種同質(zhì)異晶物，在高于2000 °C高溫下形成，具有六角晶系結(jié)晶構(gòu)造（似纖維鋅礦）。β-金剛砂，立方晶系結(jié)構(gòu)，與鉆石相似，則在低于2000 °C生成，結(jié)構(gòu)如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔(dān)體的應(yīng)用上，因其具有比α型態(tài)更高之單位表面積而引人注目，但直至今日，此型態(tài)尚未有商業(yè)上之應(yīng)用。

   因其3.2的比重及高的升華溫度（約2700 °C），金剛砂很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達(dá)到的壓力下，它都不會(huì)熔化，且具有相當(dāng)?shù)偷幕瘜W(xué)活性。由于其高熱導(dǎo)性、高崩潰電場強(qiáng)度及高最大電流密度，在半導(dǎo)體高功率元件的應(yīng)用上，不少人試著用它來取代硅。此外，它與微波輻射有很強(qiáng)的偶合作用，并其所有之高升華點(diǎn)，使其可實(shí)際應(yīng)用于加熱金屬。

   純金剛砂為無色，而工業(yè)生產(chǎn)之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因?yàn)槠浔砻娈a(chǎn)生之二氧化硅保護(hù)層所致。

   歷史沿革

   金剛砂是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室偶然發(fā)現(xiàn)的一種碳化物，當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來了工業(yè)冶煉碳化硅的方法，也就是大家常說的艾奇遜爐，一直沿用至今，以碳質(zhì)材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。

   制造方法

   由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合，并加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫制得。

   化學(xué)式        SIC

   摩爾質(zhì)量      40,097,g·mol

   外觀          墨綠色無味粉末

   密度          3,22,g/cm^3,固體

   熔點(diǎn)          2730,°,C

   溶解度（水）  不可溶

   品質(zhì)規(guī)格

   ①磨料級(jí)金剛砂技術(shù)條件按GB/T2480—96。各牌號(hào)的化學(xué)成分由表6-6-47和表6-6-48給出。

   ②磨料粒度及其組成、磨料粒度組成測(cè)定方法：按GB/T2481.2-2009。

   GB/T 9258.1-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第1部分：粒度組成

   GB/T 9258.2-2008|涂附磨具用磨料 粒度分析 第2部分：粗磨粒P12～P220粒度組成的測(cè)定

   GB/T 9258.3-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第3部分：微粉P240～P2500粒度組成的測(cè)定

   理化指標(biāo)

   項(xiàng)目   SiC    Fe2O3    F.C     比重

   Ⅰ      ≥97%  ≤1,2%   ≤0,3%  3,2g/cm3

   Ⅱ      ≥90%  ≤1,5%   ≤0,5%

   金剛砂用途

   碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域，即：功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，不能算高新技術(shù)產(chǎn)品，而技術(shù)含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

   主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、壓電晶體產(chǎn)業(yè)工程性加工材料。

   用于半導(dǎo)體、避雷針、電路元件、高溫應(yīng)用、紫外光偵檢器、結(jié)構(gòu)材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細(xì)絲高溫計(jì)、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護(hù)具、觸媒擔(dān)體等領(lǐng)域。

生產(chǎn)廠家：鄭州三禾水處理材料有限公司

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