반응소결 탄화규소는 우수한 물리적 특성으로 인해 주요 화학 원료로 널리 사용되고 있습니다. 그 응용 분야는 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 연마재 생산에 사용됩니다. 둘째, 저항 가열 부품(실리콘 몰리브덴 봉, 실리콘 탄소 튜브 등) 생산에 사용됩니다. 셋째, 내화 제품 제조에 사용됩니다. 특수 내화재로서 철강 제련소에서는 고로, 큐폴라 등의 스탬핑 가공에 사용되며, 부식 및 손상에 강한 내화 제품입니다. 희귀 금속(아연, 알루미늄, 구리) 제련소에서는 용해로 장입물, 용융 금속 이송관, 여과 장치, 클램프 포트 등에 사용됩니다. 우주 기술 분야에서는 엔진 테일 노즐, 고온 천연가스 터빈 블레이드 등의 스탬핑 부품에 사용됩니다. 규산염 산업에서는 다양한 산업용 가마, 박스형 저항로 장입물, 사가 등에 사용됩니다. 화학 산업에서는 가스 발생기, 원유 기화기, 배기가스 탈황로 등에 사용됩니다.
α-SiC는 강도가 비교적 높아 나노 크기의 초미세 분말로 분쇄하기가 매우 어렵고, 입자는 판상 또는 섬유상 형태를 띠기 때문에 분쇄하여 소결할 경우 분해 온도 부근으로 가열하더라도 뚜렷한 접힘 현상이 나타나지 않아 소결이 제대로 이루어지지 않고, 제품의 치밀도가 낮으며 산화 저항성이 떨어집니다. 따라서 산업 생산에서는 α-SiC에 소량의 구형 β-SiC 초미세 분말과 첨가제를 혼합하여 고밀도 제품을 얻습니다. 제품 결합을 위한 첨가제로는 종류에 따라 금속 산화물, 질소 화합물, 고순도 흑연 등으로 나눌 수 있으며, 점토, 산화알루미늄, 지르콘, 지르코늄, 석회 분말, 적층 유리, 질화규소, 산질화규소, 고순도 흑연 등이 사용됩니다. 성형 접착제의 수용액은 하이드록시메틸셀룰로오스, 아크릴 에멀젼, 리그노셀룰로오스, 타피오카 전분, 산화알루미늄 콜로이드 용액, 이산화규소 콜로이드 용액 등 하나 이상의 첨가제로 구성될 수 있다. 첨가제의 종류와 첨가량의 차이에 따라 소성물의 소성 온도는 달라지며, 소성 온도 범위는 1400~2300℃이다. 예를 들어, 입자 크기 분포가 44μm 이상인 α-SiC 70%, 입자 크기 분포가 10μm 미만인 β-SiC 20%, 점토 10%, 리그노셀룰로오스 용액 4.5%, 그리고 8%를 균일하게 혼합한 후, 50MPa의 작업 압력으로 성형하고 1400℃에서 4시간 동안 공기 중에서 소성하면, 제품의 겉보기 밀도는 2.53g/cm³, 겉보기 기공률은 12.3%, 인장 강도는 30~33MPa이다. 첨가제가 다른 여러 종류의 제품에 대한 소결 특성은 표 2에 나와 있습니다.
일반적으로 반응소결 탄화규소 내화물은 높은 압축강도, 우수한 열충격성, 내마모성, 높은 열전도율, 넓은 온도 범위에서의 용매 부식 저항성 등 모든 면에서 우수한 물성을 지닙니다. 그러나 산화방지 효과가 미흡하여 고온 환경에서 부피 팽창 및 변형이 발생하고 수명이 단축되는 단점도 있습니다. 반응소결 탄화규소 내화물의 산화 저항성을 확보하기 위해 접합층에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔습니다. 금속 산화물을 함유한 점토를 용융 접합하는 방법도 사용되었지만, 완충 효과를 제공하지 못하여 탄화규소 입자가 여전히 공기 산화 및 부식에 노출됩니다.
게시 시간: 2023년 6월 21일