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高硬度碳化硅陶瓷的耐化學(xué)腐蝕性好、強度高、硬度高,耐磨性能好、摩擦系數(shù)小,且耐高溫,因而是制造密封環(huán)的理想材料。它與石墨材料組合配對時,其摩擦系數(shù)比氧化鋁陶瓷和硬質(zhì)合金小,因而可用于高PV值,特別是輸送強酸、強堿的工況中使用。我公司生產(chǎn)的碳化硅常壓燒結(jié)制品,具有密度高、硬度高、生產(chǎn)批量大、可生產(chǎn)復(fù)雜形狀制品的特點,適用于的密封件中使用,特別是高PV值及耐強酸、強堿的工況。另一方面可用于有色金屬冶煉工業(yè)的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內(nèi)襯、熱電偶保護管等。
由于碳化硅具有很高的硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和一定的韌性,所以是一種用途很廣的磨料,可用以制造砂輪、油石、涂附磨具或自由研磨。它主要是用于研磨玻璃、陶瓷、石材等非金屬材料、鑄鐵及某些非鐵金屬,它與這些材料之間的反應(yīng)性很弱。由于它是普通廢料中硬度較高的材料,所以包常用以加工硬質(zhì)合金、鈦合金、高速等難磨材料及修正砂輪用。碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器,礦斗內(nèi)襯的理想材料,其耐磨性能是鑄鐵、橡膠使用壽命的5~20倍,也是航空飛行跑道的理想材料之一。碳化硅粗料已能大量供應(yīng),但是技術(shù)含量極高的納米級碳化硅粉體的應(yīng)用短時間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟。
建材陶瓷,砂輪工業(yè)方面的應(yīng)用:利用其導(dǎo)熱系數(shù)、熱輻射,高熱強度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了生產(chǎn)周期,是陶瓷釉面烘烤燒結(jié)理想的間接材料。
節(jié)能方面的應(yīng)用:利用良好的導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性,作熱交換器,燃耗減少20%,節(jié)約燃料35%,使生產(chǎn)率提高20-30%。特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍。
碳化物材料熔點較高,大都在3000℃以上,如TiC熔點3107℃,ZrC熔點3530℃。在較高溫度下,碳化物會氧化,熔點高于石墨和碳。多數(shù)碳化物硬度高,有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。部分碳化物性能見表8-6。碳化物基本合成方法有:金屬與碳粉直接化合法;碳化硅對熔池中鋼水的脫硫原理為:進入碳化硅液相隔離層中的硫離子通過液相向碳化硅內(nèi)擴散,與碳化硅中的[CaO]顆粒反應(yīng),在[CaO]顆粒表面生成CaS層。碳還原法;金屬與含碳氣體反應(yīng)。
生產(chǎn)碳化硅制品,首先要有碳化硅原料。碳化硅的工業(yè)生產(chǎn)方法是將石英砂、煤焦、鋸末和鹽混合在一起,在電阻爐中加熱到2200℃左右,鹽的作用是除去石英砂和煤焦中的雜質(zhì),而鋸末的作用是產(chǎn)生氣孔,使生成的氣體容易逸出。電爐中間用石墨或碳顆粒堆積成柱狀電阻發(fā)熱體,所配原料緊密填充在發(fā)熱體四周。碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內(nèi)壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍。