คุณสมบัติและการใช้งานหลักของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยปฏิกิริยา

คุณสมบัติและการใช้งานหลักของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยปฏิกิริยาคืออะไร? ซิลิคอนคาร์ไบด์ หรือที่เรียกว่าคาร์บอรันดัมหรือทรายทนไฟ เป็นสารประกอบอนินทรีย์ แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ คุณรู้จักคุณสมบัติและการใช้งานหลักของซิลิคอนคาร์ไบด์หรือไม่? วันนี้เราจะมาแนะนำคุณสมบัติและการใช้งานหลักของซิลิคอนคาร์ไบด์กัน

การผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยกระบวนการเผาผนึกแบบปฏิกิริยา คือการใช้ทรายควอตซ์ ถ่านโค้กปิโตรเลียมเผา (หรือถ่านโค้ก) ตะกรันไม้ (ในการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์ดิบจำเป็นต้องเติมเกลืออาหาร) และวัตถุดิบอื่นๆ ผ่านเตาหลอมไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง

คุณสมบัติของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยปฏิกิริยา:

1. ค่าการนำความร้อนและสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของซิลิคอนคาร์ไบด์ อิฐคาร์บอนไนซ์เป็นวัสดุทนไฟชนิดหนึ่งที่มีความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากค่าการนำความร้อนสูง (สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน) และสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ค่อนข้างต่ำ

2. ค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนคาร์ไบด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุกึ่งตัวนำ ค่าการนำไฟฟ้าจะแปรผันตามชนิดและปริมาณของสิ่งเจือปนที่ถูกนำเข้าไปในกระบวนการตกผลึก และค่าความต้านทานจะอยู่ระหว่าง 10⁻² ถึง 10¹² โอห์ม·เซนติเมตร โดยอะลูมิเนียม ไนโตรเจน และโบรอน มีอิทธิพลอย่างมากต่อค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนคาร์ไบด์ และค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีอะลูมิเนียมมากขึ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

3. ความต้านทานของซิลิคอนคาร์ไบด์ ความต้านทานของซิลิคอนคาร์ไบด์เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ แต่ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด ความต้านทานและอุณหภูมิของตัวต้านทานโลหะจะกลับกัน ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิของซิลิคอนคาร์ไบด์นั้นซับซ้อนกว่า ค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงค่าหนึ่ง และค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอีกครั้ง

การใช้งานของซิลิคอนคาร์ไบด์:

1. วัสดุที่ทนต่อการสึกหรอ – ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตล้อทราย กระดาษทราย หินลับมีด ล้อเจียร สารขัดเงา และผลิตภัณฑ์โซลาร์เซลล์ เช่น การเจียร การขัด และการขัดเงาพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์และชิ้นส่วนต่างๆ

2. วัสดุทนไฟคุณภาพสูง – สามารถใช้เป็นสารลดออกซิเจนและวัสดุทนการกัดกร่อนในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เพื่อใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปสำหรับเตาเผาอุณหภูมิสูงแบบต่อเนื่อง ชิ้นส่วนยึด และอื่นๆ

3. เซรามิกเชิงฟังก์ชัน – ไม่เพียงแต่ช่วยลดปริมาตรของเตาเผา แต่ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์จากเตาเผาอุตสาหกรรม ลดระยะเวลาการผลิต เป็นวัสดุทางอ้อมที่เหมาะสมสำหรับการเผาเคลือบเซรามิก เซรามิกไร้สารออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง และพอร์เซเลนเผาสะท้อนแสง

4. โลหะหายาก – มีการใช้งานในด้านอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า และอุตสาหกรรมโลหะวิทยาในระดับหนึ่ง

5. อื่นๆ – ใช้ในการผลิตสารเคลือบป้องกันรังสีอินฟราเรดระยะไกล หรือแผ่นซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับเครื่องอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรดระยะไกล

เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีอินทรีย์ที่เรียบเนียน สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ และความทนทานต่อการสึกหรอที่ดี ซิลิคอนคาร์ไบด์จึงมีประโยชน์หลักอื่นๆ อีกหลายประการ เช่น การใช้กระบวนการใหม่ในการอัดผงซิลิคอนคาร์ไบด์ลงในใบพัดหรือช่องว่างของกระบอกสูบแบบแรงเหวี่ยง สามารถเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและเพิ่มอายุการใช้งานได้ 1-2 เท่า ใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟคุณภาพสูง ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีความแข็งแรงสูง มีผลดีต่อการรักษาสิ่งแวดล้อมและการประหยัดพลังงานอย่างเห็นได้ชัด ซิลิคอนคาร์ไบด์เกรดต่ำ (ประกอบด้วย SiC ประมาณ 85%) เป็นสารลดออกซิเจนที่ดี ซึ่งสามารถใช้เร่งอัตราการผลิตเหล็ก และเอื้อต่อการปรับองค์ประกอบและปรับปรุงคุณภาพของเหล็ก นอกจากนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังใช้ในการผลิตวัสดุให้ความร้อนไฟฟ้าหลายชนิด เช่น แท่งซิลิคอนโมลิบเดนัม