सिलिकॉन कार्बाइड किसके लिए सर्वोत्तम है: अपघर्षक, अपवर्तक और धातुकर्म उपयोग

सिलिकॉन कार्बाइड एक एकल -उद्देश्यीय सामग्री नहीं है। वही यौगिक जो टंगस्टन कार्बाइड टूलींग को काटता है, एक औद्योगिक भट्टी के सबसे गर्म क्षेत्र को भी लाइन करता है और स्टील की गर्मी को डीऑक्सीडाइज़ करता है। जो चीज इसे ऐसे विभिन्न कर्तव्यों में उपयोगी बनाती है वह उन गुणों का संयोजन है जो शायद ही कभी एक साथ दिखाई देते हैं: अत्यधिक कठोरता, उच्च तापीय चालकता, तापमान पर अच्छी ताकत बनाए रखना और रासायनिक हमले का प्रतिरोध। यह आलेख बताता है कि सिलिकॉन कार्बाइड किस प्रकार के उपयोग के लिए सबसे अच्छा है, और वह ग्रेड जो प्रत्येक कर्तव्य के लिए उपयुक्त है।

सिलिकॉन कार्बाइड क्या है?

सिलिकॉन कार्बाइड सिलिकॉन और कार्बन का एक यौगिक है जिसका सूत्र SiC है। इसे 2,200 डिग्री से ऊपर के तापमान पर एक प्रतिरोध भट्टी में कार्बन स्रोत के साथ उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज रेत पर प्रतिक्रिया करके, फिर परिणामी पिंड को कुचलकर और ग्रेडिंग करके औद्योगिक रूप से उत्पादित किया जाता है। सामग्री बड़ी संख्या में बहुप्रकारों में क्रिस्टलीकृत होती है, जिनमें से हेक्सागोनल अल्फा रूप अपघर्षक और दुर्दम्य ग्रेड पर हावी होते हैं और क्यूबिक बीटा रूप ठीक पाउडर और रासायनिक अनुप्रयोगों में दिखाई देते हैं।

कठोरता:मोह पैमाने पर लगभग 9 से 9.5, और विकर्स पैमाने पर लगभग 2,500, थोक औद्योगिक सामग्रियों में हीरे और घन बोरान नाइट्राइड के बाद दूसरे स्थान पर है।

घनत्व:सघन अल्फा सामग्री के लिए लगभग 3.21 ग्राम/सेमी³।

ऊष्मीय चालकता:सिरेमिक के लिए उच्च, और पॉलीटाइप, अनाज के आकार, शुद्धता और सरंध्रता पर दृढ़ता से निर्भर करता है।

तापीय स्थिरता:यह निष्क्रिय वातावरण में 2,700 डिग्री के करीब ही नरम और विघटित होता है; हवा में लगभग 1,200 डिग्री से ऊपर एक सुरक्षात्मक सिलिका परत बनती है और आगे ऑक्सीकरण को धीमा कर देती है।

रासायनिक प्रतिरोध:अधिकांश अम्लों और पिघली हुई अलौह धातुओं के विरुद्ध स्थिर, लेकिन पिघले हुए लोहे और तापमान पर मजबूत क्षार द्वारा हमला किया जाता है।

विद्युत व्यवहार:शुद्ध सिंगल क्रिस्टल रूप में एक वाइड बैंड गैप सेमीकंडक्टर, और डोप्ड या बॉन्डेड होने पर पर्याप्त प्रतिरोध वाला एक कंडक्टर।

अपघर्षक: सबसे बड़ा औद्योगिक उपयोग

बंधुआ और लेपित अपघर्षक सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे बड़े टन भार को अवशोषित करते हैं। तीखे, भुरभुरे अनाज के साथ कठोरता का संयोजन इसे कम -तन्यता{{2}शक्ति और अलौह सामग्री के लिए पसंदीदा अपघर्षक बनाता है, जो अन्य अनाजों को लोड और कुंद कर देता है। विशिष्ट कर्तव्यों में ग्रे आयरन और डक्टाइल आयरन के लिए पीसने वाले पहिये, सीमेंटेड कार्बाइड और ग्लास को पीसना, तार काटना और सिल्लियों की स्लरी कटिंग, ब्लास्टिंग मीडिया और सटीक सतहों के लिए लैपिंग और पॉलिशिंग यौगिक शामिल हैं।

अपघर्षक अनाज को एकल छलनी आकार के बजाय वर्गीकृत आकार मानकों के अनुसार खरीदा जाता है, क्योंकि काटने का व्यवहार ग्रिट संख्या के पूर्ण कण आकार वितरण पर निर्भर करता है। लेपित उत्पाद और बंधे हुए पहिये भी अनाज की कठोरता पर अलग-अलग मांग रखते हैं, इसलिए कठोरता के साथ-साथ अनाज का आकार और भुरभुरापन निर्दिष्ट किया जाता है।

रेफ्रेक्ट्रीज़, भट्ठा फर्नीचर और पहनने के हिस्से

क्योंकि सिलिकॉन कार्बाइड अपनी ताकत वहां बनाए रखता है जहां एल्यूमिना और सिलिका रेफ्रेक्ट्रीज़ रेंगते हैं, इसका उपयोग वहां किया जाता है जहां यांत्रिक भार और तापमान एक ही समय में मिलते हैं। ऑक्साइड {{1}बंधित, नाइट्राइड-बंधित और पुनर्क्रिस्टलीकृत रूप कर्तव्यों की सीमा को कवर करते हैं:

भट्ठा फर्नीचर:सिरेमिक, सैनिटरीवेयर और टेबलवेयर फायरिंग के लिए सेटर प्लेट्स, सग्गर्स, बैट्स और बीम, जहां पतले खंडों को बिना सैगिंग के भारी भार उठाना चाहिए।

फर्नेस लाइनिंग:ब्लास्ट फर्नेस चूल्हा और बोश क्षेत्र, लोहा और स्लैग रनर, टैपहोल क्षेत्र, और गैर-{0}}लौह पिघलने वाली भट्टियां जहां पिघले हुए एल्यूमीनियम और जस्ता के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।

अस्तर पहनें:चक्रवात और ढलान लाइनर, बर्नर नोजल, और पंप और आंदोलनकारी घटक जो अपघर्षक घोल को संभालते हैं।

हीट एक्सचेंजर्स:रिक्यूपरेटर ट्यूब और रेडिएंट ट्यूब, जहां उच्च चालकता और अच्छा थर्मल शॉक प्रतिरोध धातु की आवश्यकता से अधिक पतले वर्गों की अनुमति देता है।

दुर्दम्य सेवा में सीमित कारक आमतौर पर अनाज के बजाय बंधन होता है। एक अच्छी तरह से बंधा हुआ पदार्थ स्वच्छ ऑक्सीकरण वातावरण में अपनी ताकत लगभग 1,600 डिग्री तक बनाए रखता है, जबकि ऑक्साइड समृद्ध वातावरण और पिघला हुआ लोहा सीधे अनाज पर हमला करते हैं और जीवन को काफी कम कर देते हैं।

इस्पात और लोहे के लिए धातुकर्म परिवर्धन

सिलिकॉन कार्बाइड एक ही जोड़ में दो उपयोगी तत्वों को ले जाता है, इसलिए इसे अक्सर फेरोसिलिकॉन और एक रीकार्बराइज़र को अलग से चार्ज करने के बजाय पिघलने की दुकान में उपयोग किया जाता है। द्रव्यमान के आधार पर SiC की स्टोइकोमेट्रिक संरचना 70 प्रतिशत सिलिकॉन और 30 प्रतिशत कार्बन है, जिसका अर्थ है कि एक टन सिलिकॉन कार्बाइड लगभग 700 किलोग्राम सिलिकॉन और 300 किलोग्राम कार्बन को पिघला देता है।

व्यावहारिक आकर्षण पुनर्प्राप्ति है. दोनों तत्व आसानी से घुल जाते हैं, घुली हुई ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है और स्नान के तापमान को बनाए रखने में मदद करती है, और इसके अतिरिक्त कोई अवांछित आवारा तत्व नहीं आते हैं। चार्ज साइज़िंग अभ्यास से मेल खाती है: भट्ठी के लिए मोटे गांठ, करछुल के लिए बारीक अनाज और तार वाले तार के लिए, और ब्रिकेटेड फॉर्म जहां धूल के नुकसान मायने रखते हैं। नमी के अवशोषण को नियंत्रित किया जाना चाहिए, क्योंकि गीला मिश्रण तरल स्टील में हिंसक प्रतिक्रिया करता है।

इलेक्ट्रॉनिक, थर्मल और विशेष उपयोग

पारंपरिक कर्तव्यों से परे, सिलिकॉन कार्बाइड को महत्व दिया जाता है जहां विद्युत या थर्मल प्रदर्शन प्राथमिकता है। सिंगल -क्रिस्टल सामग्री एक विस्तृत बैंड गैप सेमीकंडक्टर है जिसका उपयोग बिजली स्विचिंग उपकरणों के लिए किया जाता है जो सिलिकॉन समकक्षों की तुलना में उच्च वोल्टेज, तापमान और स्विचिंग आवृत्ति पर काम करते हैं, और यह ठोस राज्य प्रकाश और रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों के लिए गैलियम नाइट्राइड परतों को बढ़ाने के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में भी कार्य करता है। पॉलीक्रिस्टलाइन और प्रतिक्रिया {{3} बंधित सामग्री का उपयोग हीट सिंक और थर्मल प्रबंधन प्लेटों के लिए, शुष्क या आक्रामक मीडिया में चलने वाले यांत्रिक सील और बीयरिंग के लिए, गैस और तरल निस्पंदन तत्वों के लिए, और कवच प्रणालियों में बैलिस्टिक सुरक्षा प्लेटों के लिए किया जाता है।

इन उपयोगों का अर्थशास्त्र थोक अनुप्रयोगों से बिल्कुल अलग है। इलेक्ट्रॉनिक्स - ग्रेड सामग्री क्रिस्टल गुणवत्ता और वाहक जीवनकाल पर खरीदी जाती है, जबकि धातुकर्म और दुर्दम्य ग्रेड रसायन शास्त्र, अनाज के आकार और आपूर्ति की स्थिरता पर खरीदे जाते हैं। खरीदारों को पहले ग्रेड तय करना चाहिए, फिर आकार अंश, क्योंकि गलत ग्रेड पर एक करीबी आकार विनिर्देश अभी भी खराब प्रदर्शन पैदा करता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: सिलिकॉन कार्बाइड समग्र रूप से सर्वोत्तम क्या है?
टन भार के हिसाब से यह अपघर्षक और अपवर्तक के लिए सर्वोत्तम है। मूल्य वृद्धि के हिसाब से यह पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सबस्ट्रेट्स और उपकरणों के लिए सबसे अच्छा है, जहां इसका विस्तृत बैंड गैप सिलिकॉन पर दक्षता लाभ देता है।

प्रश्न: क्या पीसने के लिए काले या हरे सिलिकॉन कार्बाइड को चुना जाना चाहिए?
हरा अनाज अधिक शुद्ध, तीखा और अधिक भुरभुरा होता है, इसलिए यह सीमेंटेड कार्बाइड और टूल स्टील जैसे कठोर और भंगुर वर्कपीस के लिए उपयुक्त होता है। काला अनाज सख्त और कम लागत वाला होता है, जो कच्चा लोहा, पत्थर, कांच और अलौह धातुओं के लिए उपयुक्त होता है।

प्रश्न: क्या फर्नेस चार्ज में सिलिकॉन कार्बाइड फेरोसिलिकॉन की जगह ले सकता है?
डीऑक्सीडेशन और एक साथ कार्बन समायोजन के लिए यह अक्सर कर सकता है, और यह एक ही जोड़ के साथ ऐसा करता है। जहां केवल सिलिकॉन की आवश्यकता होती है और कार्बन कम रहना चाहिए, फेरोसिलिकॉन सही विकल्प है।

प्रश्न: सिलिकॉन कार्बाइड दुर्दम्य भागों के जीवन को क्या सीमित करता है?
तापमान पर पिघले हुए लोहे, धातुमल और मजबूत क्षार द्वारा हमला, साथ ही लंबे ऑक्सीकरण सोख में ऑक्सीकरण। संबंध प्रणाली और सरंध्रता आमतौर पर अनाज से अधिक मायने रखती है।

प्रश्न: सिलिकॉन कार्बाइड अनाज का आकार कैसे निर्दिष्ट किया जाता है?
अपघर्षक अनाज को बंधुआ और लेपित अपघर्षक आकार मानकों के तहत ग्रिट संख्या द्वारा, या माइक्रो ग्रिट्स और धातुकर्म पाउडर के लिए माइक्रोमीटर में एक निर्दिष्ट आकार सीमा द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है।

प्रश्न: क्या सिलिकॉन कार्बाइड विद्युत प्रवाहकीय है?
शुद्ध एकल क्रिस्टल अर्धचालक होते हैं, सुचालक नहीं। डोप किए गए एकल क्रिस्टल और कई पॉलीक्रिस्टलाइन सिरेमिक ग्रेड मापनीय रूप से आचरण करते हैं, और उस व्यवहार का उपयोग हीटिंग तत्वों और एंटीस्टेटिक अनुप्रयोगों में किया जाता है।