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碳化硅的出现是需要人工合成的
文章来源:中国碳化硅陶瓷网   添加人:sisic  

碳化硅的出现是需要人工合成的
在实际生产过程中,我们都可以了解到碳化硅是人造合成原料,在自然界中极少见到,只在陨石中有少量发现。碳化硅生产时经过石油焦、石英砂、食盐等材料加工而成
1  SiC合成用的主要原料
合成碳化硅的主要原料是纯净的硅石(SiO2 > 98.5%)和焦炭、无烟煤等碳素材料。由于冶金焦中的灰分一般都较高(8~12%),用之甚少,而多用石油沥青焦(灰分0.2~1.2%)挥发分小于12%和煤沥青焦(灰分0.3~0.6%),有的也用低灰分无烟煤(灰分1.7~4.5%),石油焦的粒度2mm或1.5mm以下。除了上述原料以外,还需加入木屑和少量食盐(NaCl)。
2   SiC合成的基本化学反应
碳化硅的合成首先是将上述原料粉碎,按理论重量比(Si70.03%;C29.97%)配料,并混入木屑(木屑是为了调整炉料透气性,便于CO排出)和少量食盐组成混合料。然后,利用电阻炉在2000~2500℃下合成碳化硅,其基本反应式如下:
 SiO2 + 3C = SiC + 2CO↑-470.4kJ       (1)
上述SiC化的过程大致在1500℃开始先形成β-SiC,在2100℃β-SiC向α-SiC转化,到2400℃转化结束。在实际生产中一般控制在2000~2500℃之间。上述反应是通过气相进行的,即
第一步:SiO2 + 2C = Si(气)+ 2CO↑
第二步:SiO(气) + C = Si(气)+ CO            (2)
第三步:Si(气) + C = SiC                    (3)
在SiC形成过程中,其中一些杂质也在与NaCl作用后形成氯化物而气化,其中的Na2O也随之气化,并皆沿木屑碳化形成的通道逸出。如
Al2O3 + 6NaCl =2AlCl + 3Na2O             (4)
Fe2O3 + 6NaCl =2FeCl + 3Na2O             (5)
纯净的SiC是无色透明的,但实际上多为黑色和绿色的,其中黑色的含铁、铝、硼、碳等杂质较多;绿色的杂质少、质较纯,但掺杂有氮和磷等元素。
通过以上的数据我们可以了解到碳化硅的生产和发展工艺,由此我们可以更加了解碳化硅使用。

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