Silicijev karbid (SiC), poznat i kao šmirgl.
1891. godine Amerikanac Acheson izumio je industrijsku metodu izrade silicijevog karbida.
Silicijev karbid se sintetizira dodavanjem toplinske reakcije u otpornoj peći s prirodnim silicijevim dioksidom, ugljikom, drvnom sječkom i industrijskom soli kao osnovnim sintetičkim sirovinama.
Drvna sječka dodaje se kako bi rasuta smjesa bila porozna na visokim temperaturama, kako bi se olakšalo uklanjanje velike količine plinova i hlapljivih tvari nastalih reakcijom te izbjegla eksplozija, jer će sintetički IT silicijev karbid proizvesti oko 1,4 t ugljičnog monoksida CO).
Funkcija industrijske soli (NaCl) je olakšati uklanjanje aluminijevog oksida, željeznog oksida i drugih nečistoća iz materijala.
(1) Sinteza i uporaba silicij-karbida
Sinteza silicij-karbida provodi se u posebnoj otpornoj peći, koja je zapravo samo grafitni otporni grijaći element, koji je izrađen od čestica grafita ili čestica ugljika odloženih u stupce.
Ovaj grijaći element smješten je u sredinu, a gore navedene sirovine ravnomjerno se miješaju u omjeru 52% -54% silicijevog dioksida, 35% koksa, 11% piljevine i 1,5% ~ 4% industrijske soli. Oni su čvrsto složeni oko grafitnog grijaćeg elementa.
Kada se zagrije električnom energijom, smjesa reagira stvarajući silicijev karbid.
Jednadžba je sljedeća:
SiO2 + 3 c - SiC + 2 ko piše
Početna temperatura reakcije je oko 1400 ℃, a proizvod je niskotemperaturni -SIC s vrlo finim kristalom supstrata, koji se može stabilizirati na 2100 ℃, a zatim polako pretvoriti u visoko-temperaturni -SIC.
-SIC se može stabilizirati na 2400 ℃ bez značajnijeg raspadanja, a sublimacijsko raspadanje može se postići iznad 2600 ℃, što rezultira isparavanjem silicijeve pare i rezidualnog grafita.
Tako se konačna temperatura reakcije obično odabire 1900 ~ 2200 ℃.
Produkt reakcijske sinteze je rasuti kristalni polimer koji se treba usitniti u čestice ili prah različitih veličina čestica i ukloniti nečistoće u njemu.
Da bi se dobio silicijev karbid visoke čistoće, ponekad je moguće koristiti metodu taloženja para, odnosno kada para silicijevog tetraklorida pomiješana s benzenom i vodikom prolazi kroz vruću grafitnu šipku, dolazi do reakcije plina i stvoreni silicijev karbid taloži se na površini grafita.
Jednadžba je sljedeća:
6 C6H6 sicl4 + + 12 h2 - sic + 24 HCL
Čisti silicijev karbid je bezbojan i proziran, ali zbog prisutnosti slobodnog ugljika, željeza, silicija i drugih nečistoća u industrijskoj proizvodnji silicijevog karbida, proizvodi imaju žutu, crnu, tamnozelenu, svijetlozelenu i druge boje, zajedničko svjetlo zelena i crna.
Relativna molekulska masa silicijevog karbida je 40,09, među kojima silicij čini 70,04%, a ugljik 29,964.
Prava gustoća 3.21.
Talište (sublimacija) 2600 ℃.
-SIC s morfologijom niskih temperatura bio je kubične strukture.
Visoka temperatura -SIC ima šesterokutnu strukturu.
A zbog različitog rasporeda atoma u kristalnoj strukturi silicijevog karbida, postoji niz drugih varijanti, oko više od stotinu vrsta, koje se općenito nazivaju homoalohtonim.
Uz to, zbog razlike afiniteta elektrona, u strukturi kristala postoje neke ionske veze, osim glavnih kovalentnih veza.
Silicijev karbid je tvrdi materijal Mohsove tvrdoće 9,2.
Pri niskim temperaturama silicijev karbid ima relativno stabilna kemijska svojstva, izvrsnu otpornost na koroziju i nije korodiran u kipućoj solnoj kiselini, sumpornoj kiselini i fluorovodoničnoj kiselini.
Međutim, može reagirati s nekim metalima, solima i plinovima na visokim temperaturama. Reakcija je navedena u tablici 10-4-16.
Silicijev karbid ostaje stabilan do 2600 ℃ u reducirajućoj atmosferi, dok se oksidacija događa u oksidacijskoj atmosferi visoke temperature:
SiC {{0}} CO2 + o2 -> 2 Si02
Ali njegov antioksidativni kapacitet između 800 ~ 1140 ℃ nego 1300 ~ 1500 ℃, to je zato što je u 800 ~ 1140 ℃ oksidnog filma (SiO2) stvorena oksidna struktura, koja u potpunosti ne štiti ulogu supstrata i iznad 1140 ℃, posebno između 1300 ~ 1500 ℃, oksidacija, što je značajno, u ovom trenutku za stvaranje oksidnog sloja malča na površini podloge od silicijevog karbida, ometa daljnji kontakt kisika u silicijevom karbidu, pa umjesto jačanja antioksidativnog kapaciteta.
Međutim, kada je temperatura viša, zaštitni sloj oksidacije uništava se, što čini silicijev karbid podvrgnutom intenzivnom uništavanju oksidacijom i razgradnjom.
Tablica 1. Reaktivnost sika s nekim tvarima
Zbog svojih izvrsnih fizikalnih i kemijskih svojstava, silicijev karbid se široko koristi kao važna industrijska sirovina.
Njegova glavna upotreba ima tri aspekta: koristi se u proizvodnji abrazivnih alata;
Koristi se za proizvodnju otpornih grijaćih elemenata - silicij-karbonska šipka, silicij-karbonska cijev itd .;
Koristi se za proizvodnju vatrostalnih proizvoda.
Kao posebni vatrostalni materijal koristi se u visokoj peći za topljenje željeza i čelika, kupoli, kao što su štancanje, korozija, habanje vatrostalnih dijelova;
U oblozi peći za taljenje obojenih metala (cink, aluminij, bakar), cjevovodu za topljenje metala, filtru, loncu itd .;
U svemirskoj tehnologiji može se koristiti kao repna mlaznica raketnog motora i lopatica visokotemperaturne plinske turbine.
U silikatnoj industriji široko se koristi kao obrušena daska, obloga za prigušivanje peći i sagger za razne peći.
U kemijskoj industriji koristi se za proizvodnju nafte i plina, uplinjač nafte, obloga peći za odsumporavanje itd.
Stroj za pakiranje silikona PUDA:
Na temelju dobre pokretljivosti, PUDA će koristiti stroj za pakiranje slobodnog protoka za silicij.
Građa gravitira slobodno, a proizvod će u sustav za vaganje ući jednoliko kroz jedinicu za hranjenje iz silosa. Ventil jedinice za punjenje otvorit će se nakon pokretanja stroja za pakiranje, a zatim će se materijali napuniti u vreću ili spremnik za vaganje. Kad težina dosegne unaprijed zadanu vrijednost, ventil jedinice za punjenje zatvorit će se. Operator odnese napunjenu vreću ili je stavi na trakasti transporter na šivaću mašinu. Postupak pakiranja je završen.
