Carbure de silicium (SiC), également connu sous le nom emery.
En 1891, Acheson, un Américain, invente la méthode de fabrication industrielle du carbure de silicium.
Le carbure de silicium est synthétisé en ajoutant la réaction de chaleur dans le four de résistance avec la silice naturelle, le carbone, les copeaux de bois et le sel industriel comme matières premières synthétiques de base.
Des copeaux de bois sont ajoutés afin de rendre le mélange en vrac poreux à des températures élevées, afin de faciliter l’élimination de grandes quantités de gaz et de substances volatiles produites par la réaction et d’éviter l’explosion, car le carbure synthétique en silicium-silicium it produira environ 1,4 t de monoxyde de carbone (CO).
La fonction du sel industriel (NaCl) est de faciliter l’élimination de l’oxyde d’aluminium, de l’oxyde de fer et d’autres impuretés dans le matériau.
(1) Synthèse et utilisations du carbure de silicium
La synthèse du carbure de silicium est effectuée dans un four à résistance spéciale, qui n’est en fait qu’un élément de chauffage à la résistance au graphite, qui est fait de particules de graphite ou de particules de carbone déposées dans des colonnes.
Cet élément chauffant est placé au milieu, et les matières premières ci-dessus sont également mélangées à une proportion de 52%-54% de silice, 35% de coke, 11% de sciure de bois et 1,5%~4% de sel industriel. Ils sont serrés autour de l’élément de chauffage graphite.
Lorsqu’il est chauffé à l’électricité, le mélange réagit pour former du carbure de silicium.
L’équation est la suivante :
SiO2 + 3 c - SiC + 2 co écrire
La température initiale de la réaction est d’environ 1400 °C, et le produit est à basse température -SIC avec cristal de substrat très fin, qui peut être stabilisé à 2100 °C, puis lentement convertir en haute température -SIC.
-SIC peut être stabilisé à 2400°C sans décomposition significative, et la décomposition de sublimation peut être réalisée au-dessus de 2600°C, ayant pour résultat la volatilisation de la vapeur de silicium et du graphite résiduel.
Ainsi, la température finale de la réaction est généralement sélectionnée pour être 1900~2200°C.
Le produit de la synthèse des réactions est le polymère cristallin en vrac, qui doit être écrasé en particules ou en poudres de différentes tailles de particules, et les impuretés qu’il contient doivent être éliminées.
Afin d’obtenir un carbure de silicium de haute pureté, il est parfois possible d’utiliser la méthode de dépôt de vapeur, c’est-à-dire lorsque la vapeur de tétrachlorure de silicium mélangée au benzène et à l’hydrogène passe à travers la tige de graphite chaud, la réaction au gaz se produit, et le carbure de silicium généré est déposé sur la surface du graphite.
L’équation est la suivante :
6 C6H6 sicl4 + + 12 h2 - sic + 24 HCL
Carbure de silicium pur est incolore et transparent, mais en raison de la présence de carbone libre, fer, silicium et d’autres impuretés dans la production industrielle de carbure de silicium, les produits ont jaune, noir, vert foncé, vert clair et d’autres couleurs, le vert clair commun et noir.
Le poids moléculaire relatif du carbure de silicium est de 40,09, dont le silicium représente 70,04% et le carbone représente 29.964.
Densité réelle 3,21.
Point de fusion (sublimation)2600°C.
Le -SIC avec la morphologie à basse température était structure cubique.
La température élevée -SIC a une structure hexagonale.
Et en raison de l’arrangement différent des atomes dans la structure cristalline du carbure de silicium, il y a une série d’autres variantes, environ plus d’une centaine de sortes, généralement appelées homoallochthonous.
En outre, en raison de la différence d’affinité des électrons, certaines liaisons ioniques existent dans la structure cristalline, à l’exception des principaux liens covalents.
Le carbure de silicium est un matériau dur avec une dureté Mohs de 9,2.
À basse température, le carbure de silicium a des propriétés chimiques relativement stables, une excellente résistance à la corrosion, et n’est pas corrodé dans l’acide chlorhydrique bouillant, l’acide sulfurique et l’acide fluorhydrique.
Cependant, il peut réagir avec certains métaux, sels et gaz à des températures élevées. La réaction est énumérée dans le tableau 10-4-16.
Le carbure de silicium reste stable jusqu’à 2600°C dans une atmosphère réducteuse, tandis que l’oxydation se produit dans une atmosphère oxydante à haute température :
SiC + CO2 + o2 - > 2 SiO2
Mais sa capacité antioxydante entre 800 ~ 1140 °C que 1300 ~ 1500 °C, c’est parce que dans 800 ~ 1140 °C oxyde généré film d’oxyde (SiO2) structure est lâche, ne pas protéger pleinement le rôle du substrat, et au-dessus de 1140 °C, en particulier entre 1300 ~ 1500 °C, oxydation, de manière significative, à ce moment pour générer la couche d’oxyde de paillis sur la surface du substrat de carbure de silicium , a entravé le contact supplémentaire de l’oxygène dans le carbure de silicium, ainsi au lieu du renforcement antioxydant de capacité.
Cependant, lorsque la température est plus élevée, la couche protectrice de l’oxydation est détruite, ce qui rend le carbure de silicium soumis à une oxydation intense et la destruction de décomposition.
Tableau 1. Réactivité du sic avec certaines substances
En raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques, le carbure de silicium a été employé couramment comme matière première industrielle importante.
Son utilisation principale a trois aspects: utilisé dans la fabrication d’outils abrasifs;
Utilisé pour la fabrication d’éléments chauffants résistants -- tige de carbone de silicium, tube de carbone de silicium, etc.;
Utilisé pour la fabrication de produits réfractaires.
Comme réfractaire spécial, il est employé dans le haut fourneau de fusion de fer et d’acier, coupole, tel que l’estampage, la corrosion, portent des pièces réfractaires ;
Dans le métal non ferreux (zinc, aluminium, cuivre), la doublure du four à fusion, le pipeline de transport de métaux fondants, le filtre, le creuset, etc.;
Dans la technologie spatiale, il peut être utilisé comme buse arrière du moteur fusée et la pale de turbine à gaz à haute température.
Dans l’industrie du silicate, il est largement utilisé comme planche de hangar, revêtement de four silencieux et poignard pour divers fours.
Dans l’industrie chimique, utilisé pour la production de pétrole et de gaz, gazéificateur de pétrole, doublure de four de desulphurisation, etc.
Puda machine d’emballage de silicium:
Base sur la bonne mobilité, PUDA utilisera la machine d’emballage de flux libre pour le silicium.
Les matériaux circulent librement par gravité et le produit entrera uniformément dans le système de pesage par l’unité d’alimentation du silo. La vanne de l’unité d’alimentation s’ouvrira après le démarrage de la machine d’emballage, puis les matériaux seront remplis dans le sac ou la trémie de pesage. Lorsque le poids atteint la valeur prédéfinise, la valve de l’unité d’alimentation se ferme. L’opérateur enlève le sac rempli, ou le met sur le convoyeur de courroie à la machine à coudre. Le processus d’emballage est terminé.
