वायुमंडलीय दबाव पर संवर्धित सिलिकॉन कार्बाइड के मुख्य घटक और अनुप्रयोग

वायुमंडलीय दाब पर अभिसरित सिलिकॉन कार्बाइड एक अधात्विक कार्बाइड है जिसमें सिलिकॉन और कार्बन सहसंयोजक बंध होते हैं, और इसकी कठोरता हीरे और बोरॉन कार्बाइड के बाद दूसरे स्थान पर है। इसका रासायनिक सूत्र SiC है। यह रंगहीन क्रिस्टल होते हैं, ऑक्सीकृत होने या अशुद्धियाँ होने पर इनका रंग नीला और काला हो जाता है। हीरे जैसी संरचना वाले सिलिकॉन कार्बाइड के विरूपण को आमतौर पर एमरी कहा जाता है। एमरी की कठोरता हीरे के लगभग बराबर होती है, इसमें अच्छी ऊष्मीय स्थिरता होती है, यह हाइड्रॉक्सी अम्ल के जलीय विलयन और सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के प्रति स्थिर होता है, जबकि सांद्र हाइड्रोजन अम्ल और नाइट्रिक अम्ल के मिश्रित अम्ल या फॉस्फोरिक अम्ल के प्रति अस्थिर होता है। यह क्षारों में पिघलकर अवक्रमित हो जाता है। इसे कृत्रिम सिलिकॉन कार्बाइड और प्राकृतिक सिलिकॉन कार्बाइड में विभाजित किया गया है। प्राकृतिक सिलिकॉन कार्बाइड, जिसे कार्बोनाइट के नाम से जाना जाता है, मुख्य रूप से किम्बरलाइट और ज्वालामुखी एम्फीबोलाइट में पाया जाता है, लेकिन इसकी मात्रा कम है और इसका कोई खनन मूल्य नहीं है।

औद्योगिक वायुमंडलीय दाब पर सिंटर किया गया सिलिकॉन कार्बाइड -SiC और -SiC का मिश्रण है और यह दो रंगों में पाया जाता है: काला और हरा। शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन होता है, अशुद्धियों वाले सिलिकॉन कार्बाइड काले, हरे, नीले और पीले रंग के होते हैं। इसमें षट्कोणीय और घनाकार कणिकाएं होती हैं, क्रिस्टल प्लेटनुमा या स्तंभनुमा होता है। इसमें कांच जैसी चमक होती है, घनत्व 3.17 ~ 3.47 ग्राम/सेमी³, मोर्स कठोरता 9.2 होती है, और सूक्ष्मदर्शी से देखने पर इसका गलनांक 30380 ~ 33320 एमपीए होता है। वायुमंडलीय दाब पर 2050°C पर यह विभेदित होना शुरू हो जाता है, और पुनः प्राप्त वायुमंडलीय दाब पर 2600°C पर विभेदित होना शुरू हो जाता है। प्रत्यास्थता गुणांक 466.480 एमपीए है। तन्यता सामर्थ्य 171.5 एमपीए है। संपीडन सामर्थ्य 1029 एमपीए है। रैखिक विस्तार गुणांक 5.010 ~ 6 है। तापीय चालकता 59w/mk है। रासायनिक स्थिरता, HCl, H2SO4, HF में उबालने पर भी इसमें कोई क्षरण नहीं होगा।

विभिन्न उपयोगों के अनुसार, वायुमंडलीय दाब पर सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड को अपघर्षक, दुर्दम्य पदार्थ, विऑक्सीकरणकर्ता, विद्युत सिलिकॉन कार्बाइड आदि में विभाजित किया जाता है। अपघर्षक सिलिकॉन कार्बाइड में SiC की मात्रा 98% से कम नहीं होनी चाहिए। दुर्दम्य सिलिकॉन कार्बाइड को निम्नलिखित में विभाजित किया गया है: (1) उन्नत दुर्दम्य पदार्थ काला सिलिकॉन कार्बाइड, जिसमें SiC की मात्रा पिसे हुए सिलिकॉन कार्बाइड के समान होती है। (2) द्वितीयक दुर्दम्य पदार्थ काला सिलिकॉन कार्बाइड, जिसमें SiC की मात्रा 90% से अधिक होती है। (3) निम्न श्रेणी के दुर्दम्य पदार्थों में काले सिलिकॉन कार्बाइड और SiC की मात्रा 83% से कम नहीं होती है। विऑक्सीकरणकर्ता में प्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड और SiC की मात्रा आमतौर पर 90% से अधिक होनी आवश्यक है। हालांकि, कार्बन औद्योगिक ग्रेफाइटाइजेशन भट्टी इन्सुलेशन में, 45% से अधिक सिलिकॉन कार्बाइड की मात्रा वाले उपचार को इस्पात निर्माण विऑक्सीकरणकर्ता के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है। विऑक्सीकरणकर्ता के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड दो प्रकार के रूपों में उपलब्ध है: पाउडर रूप और मोल्डिंग ब्लॉक। पाउडर डीऑक्सीडाइज़र ब्लैक सिलिकॉन कार्बाइड के कणों का आकार आमतौर पर 4 ~ 0.5 मिमी और 0.5 ~ 0.1 मिमी होता है।

विद्युत उपयोगिता सिलिकॉन कार्बाइड की दो मुख्य श्रेणियां हैं।

(1) विद्युत तापन तत्वों के लिए प्रयुक्त हरा सिलिकॉन कार्बाइड अनिवार्य रूप से पीसने के लिए प्रयुक्त हरे सिलिकॉन कार्बाइड के समान है।

(2) अरेस्टर के लिए सिलिकॉन कार्बाइड में विशेष विद्युत कार्य आवश्यकताएं होती हैं, जो कि अपवर्तक डेटा को पीसने के लिए काले सिलिकॉन कार्बाइड से अलग होती हैं।

वायुमंडलीय दबाव पर संवर्धित सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग

वायुमंडलीय दाब पर सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादों में उच्च तापमान प्रतिरोध, घिसाव प्रतिरोध, ताप प्रतिरोध, अग्नि प्रतिरोध, विकिरण प्रतिरोध, उत्कृष्ट विद्युत और ऊष्मीय चालकता आदि जैसे विशेष गुण होते हैं और इनका राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विभिन्न विभागों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चीन में, हरे सिलिकॉन कार्बाइड का मुख्य रूप से अपघर्षक के रूप में उपयोग किया जाता है। काले सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग पीसने वाले पत्थरों को बनाने में किया जाता है, जिनका उपयोग अक्सर कम तन्यता शक्ति वाली सामग्रियों, जैसे कांच, सिरेमिक, पत्थर, दुर्दम्य पदार्थों को काटने और पीसने के लिए किया जाता है, साथ ही कच्चा लोहा के पुर्जों और अलौह धातु सामग्रियों को पीसने के लिए भी किया जाता है। हरे सिलिकॉन कार्बाइड से बने पीसने वाले पत्थरों का उपयोग मुख्य रूप से सीमेंटेड कार्बाइड, टाइटेनियम मिश्र धातु, ऑप्टिकल ग्लास को पीसने के लिए किया जाता है, साथ ही सिलेंडर लाइनर और उच्च गति वाले स्टील उपकरणों को पीसने के लिए भी किया जाता है। घनाकार सिलिकॉन कार्बाइड अपघर्षक का उपयोग केवल लघु बियरिंग की अति-सटीक पिसाई के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रोप्लेटिंग द्वारा टरबाइन इम्पेलर पर सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर लगाने से उनके घिसाव प्रतिरोध में काफी सुधार किया जा सकता है। आंतरिक दहन इंजन के सिलेंडर की दीवार पर घनाकार SiC200 मिल और W28 सूक्ष्म पाउडर को धकेलने के लिए यांत्रिक दबाव का उपयोग करके, सिलेंडर का जीवनकाल दोगुने से अधिक बढ़ाया जा सकता है।