Silicijev karbid (SiC)je primarno razvrščen glede na njegovo kemično čistost in kristalno strukturo. Različne vrste kažejo pomembne razlike v zmogljivosti in primernih scenarijih uporabe:
| Tipska klasifikacija | Osnovne funkcije | Ključna uspešnost | Tipični scenariji uporabe |
| Silicijev karbid visoke-čistosti | Vsebnost Si Večja ali enaka 98 %, vsebnost C 1,8 %-2,0 %, nečistoče (Fe+Al+Ca) Manj ali enaka 0,5 %, predvsem -SiC (heksagonalni kristal) | Visoka učinkovitost deoksidacije in močna kemična stabilnost | Visok{0}}izdelava jekla (ležajno jeklo, vzmetno jeklo), elektronski materiali (polprevodniški substrati) |
| Navaden industrijski-silicijev karbid | Vsebnost silicija 75 %-97 %, vsebnost C 2,0 %-3,0 %, nečistoče manj kot ali enake 3 %, mešanica -SiC in -SiC (kubični kristali) | Visoko{0}}cenovno razmerje zmogljivosti, primerno za splošno uporabo | navadna cepiva za taljenje jekla, vlivanje in abrazivi. |
| Silicijev karbid nizke-čistosti | Vsebnost Si 60%-74%, nečistoče večje ali enake 5%, nepravilna kristalna struktura | Nizka cena, uporablja se predvsem kot pomožno sredstvo | Groba obdelava delov iz litega železa, dodatek ognjevzdržnemu materialu |
Osnovni razlogi za razlike v vrstah:
Vpliv surovin in procesa:SiC visoke-čistosti uporablja kremenčev pesek visoke-čistosti (99,9 % ali več) in visoko{3}}kakovostni naftni koks, ki se tali pri 2300-2500 stopinjah 8–12 ur, kar povzroči zadostno rast kristalov in minimalne ostanke nečistoč. Navadni industrijski SiC uporablja navaden kremenčev pesek in premogov koks, ki se tali pri 2000-2200 stopinjah 4-6 ur, kar ima za posledico večjo vsebnost nečistoč.
Na podlagi povpraševanja aplikacij:Visoko-aplikacije za izdelavo jekla in elektronike imajo stroge zahteve glede čistosti materiala, kar spodbuja razvoj-SiC-ja visoke čistosti. Nasprotno pa aplikacije za litje in ognjevzdržne materiale dajejo prednost nadzoru stroškov, kjer zadostuje navaden ali nizko{3}}čist SiC.
Standardi za klasifikacijo velikosti silicijevega karbida in vplivni dejavniki
Klasifikacija velikosti delcev in skladnost s specifikacijami (industrijski-skupni standard)
Velikost silicijeve ogljikove zlitine temelji na "mreži" z naslednjo pretvorbo v milimetre (mm) in ustreznimi scenariji uporabe:
| Specifikacija zrnatosti (mreža) | Ustrezna zrnatost (mm) | Ključne značilnosti | Primerni scenariji |
| 10-20 mesh | 0.85-2.00 | Počasno raztapljanje, stabilna reakcija | Primerno za dolgoročno taljenje v kupoli in proizvodnjo jekla v velikih pretvornikih |
| 20-60 mesh | 0.25-0.85 | Zmerna stopnja raztapljanja, uravnotežena reakcija | Izdelava jekla v električni peči, cepljenje navadnih ulitkov |
| 60-120 mesh | 0.125-0.25 | Hitro raztapljanje in dobra disperzibilnost | Primerno za tank{0}}inkubacijo ulitkov in hitro dezoksidacijo. |
| 120-200 mesh | 0.075-0.125 | Velika specifična površina, izjemno hitra reakcija | Precizno litje, priprava elektronskih materialov |
Vzroki za velikostno raznolikost
Zahteve glede kinetike reakcije:
Silicijev karbid z majhnimi -delci ima veliko specifično površino (npr. 200 mesh ima več kot 10-krat večjo specifično površino kot 10 mesh), kar omogoča temeljitejši stik s staljenim jeklom/železom, kar ima za posledico večjo stopnjo raztapljanja, primerno za scenarije »hitre deoksidacije, kratko{6}}taljenje« (kot so poznejše faze elektroobločne peči izdelava jekla); Silicijev karbid z velikim-delcem se počasi raztaplja, kar omogoča neprekinjeno sproščanje komponent, kar je primerno za scenarije "dolgo-stabilne reakcije" (kot je taljenje v kupolni peči).
Združljivost opreme in procesa:
Majhne indukcijske peči imajo omejen prostor peči in šibko mešanje. Uporaba 10-20 mesh velikih-delcev silicijevega karbida lahko zlahka povzroči usedanje in nepopolno raztapljanje; zato so potrebni manjši delci (60 mesh ali več). Veliki pretvorniki in kupolne peči z večjimi količinami staljenega jekla in temeljitejšim mešanjem lahko sprejmejo silicijev karbid z večjimi delci, postopek dodajanja pa je bolj udoben.
Znanstvene metode identifikacije vrste in velikosti silicijevega karbida
Identifikacija tipa (natančnost od visoke do nizke)
Analiza kemijske sestave:
ICP spektroskopija se uporablja za odkrivanje vsebnosti Si, C in nečistoč. Si Večji ali enak 98 % označuje visoko čistost, 75 %-97 % označuje navadno stopnjo in < 75 % označuje nizko čistost.
Analiza kristalne strukture:
Uporablja se rentgenska difrakcija (XRD). Očitni vrhovi značilnosti -SiC kažejo na visoko čistost ali običajno kakovost, medtem ko visok delež značilnih vrhov -SiC kaže na nizko čistost.
Presoja-na podlagi videza:
Silicijev karbid visoke-čistosti je črn ali temno zelen z enakomernim leskom in brez razbarvanih madežev; navadna sorta je sivkaste barve in bolj motnega leska; nizka-čistost je večinoma sivkasto-rjave barve in vidni so delci nečistoč.
Identifikacija velikosti (običajno uporabljene metode v industriji)
Standardna sijalna analiza:
Z uporabo standardnih sit GB/T 6003.1-2012 se vzorci silicijevega karbida presejejo in ostanek na različnih slojih sita se stehta, da se določi porazdelitev velikosti delcev (npr. "80-100 mesh" pomeni delce, ki gredo skozi sito z 80 mesh, vendar ostanejo na situ s 100 mesh). Ta metoda je preprosta za uporabo, poceni in primerna za industrijska proizvodna okolja.
Laserska analiza velikosti:
Z uporabo laserskega analizatorja velikosti ta metoda uporablja učinek sipanja laserske svetlobe na delce za hitro pridobitev krivulj porazdelitve velikosti delcev. Ponuja visoko merilno natančnost (napaka manjša od ali enaka 2 %) in je primeren za visoko-aplikacije s strogimi zahtevami glede velikosti delcev (kot so elektronski materiali in natančno litje).
Pravilna načela izbire in praktične točke za silicijev karbid
Osnovna izbirna logika
Izbor na podlagi "Zahtev glede čistosti":Silicijev karbid visoke-čistosti za-aplikacije v jeklu in elektroniki višjega cenovnega razreda; industrijski-razred za splošno metalurgijo in litje; nizka-čistost za-cenovno občutljive aplikacije.
Izbira na podlagi "stopnje odziva":Majhna velikost (60 mesh ali večja) za kratko{1}}taljenje in hitro deoksidacijo; velika velikost delcev (pod 20 mesh) za dolgotrajno-taljenje in stabilne reakcije.
Združljivost na podlagi "vrste opreme":Majhna velikost za majhne peči; velika velikost za velike peči, da se prepreči nepopolno raztapljanje ali nevšečnosti pri delovanju.
Ključne praktične točke
Nadzor odmerjanja:Za -izdelovanje jekla iz silicijevega karbida visoke čistosti je odmerek 0,3 %–0,5 % mase staljenega jekla; za navadno livarsko inokulacijo je odmerek 0,5% -1,0%. Prekomerno odmerjanje lahko zlahka povzroči povečano vsebnost ogljika v staljenem jeklu in razpoke v ulitkih.
Čas dodajanja:Za proizvodnjo jekla v elektroobločni peči dodajte silicijev karbid v kasnejših fazah taljenja polnila; za livarsko inokulacijo dodajte silicijev karbid 1-2 minuti pred udarjanjem staljenega železa, da zagotovite zadostno reakcijo.
Kombinirane tehnike nanašanja:V kombinaciji zferosilicijin aluminij za dezoksidacijo, najprej dodajte fesi za pred-dezoksidacijo (odstranitev več kot 80 % kisika), nato dodajte SiC za globljo dezoksidacijo in obnavljanje silicija ter na koncu dodajte aluminij za končno dezoksidacijo, da izboljšate učinkovitost dezoksidacije in stopnjo absorpcije silicija.
Študije primerov izbire silicijevega karbida v posebnih scenarijih
Priprava polprevodniškega substrata:
99,99 % visoko-čistost, 120–200 mesh silicijev karbid je izbran, da zagotovi, da nobena nečistoča ne vpliva na električno delovanje;
Tanko{0}}precizni ulitki (npr. glave cilindrov avtomobilskih motorjev):
60-120 mesh navadnega silicijevega karbida je izbran za uravnoteženje učinka inokulacije in stroškov;
Proizvodnja-konverterskega jekla v velikem obsegu (nizko-legirano jeklo Q355):
10-20 mesh industrijski silicijev karbid je izbran za stabilizacijo deoksidacije in dopolnitev silicija, kar izboljša trdnost jekla.
