制造碳化硅陶瓷的方法

1. 制造碳化硅陶瓷的方法

、无压烧结

  1974年美国GE公司通过在高纯度β－SiC细粉中同时加入少量的B和C，采用无压烧结工艺，于2020℃成功地获得高密度SiC陶瓷。目前，该工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。美国GE公司研究者认为：晶界能与表面能之比小于1．732是致密化的热力学条件，当同时添加B和C后，B固溶到SiC中，使晶界能降低，C把SiC粒子表面的SiO2还原除去，提高表面能，因此B和C的添加为SiC的致密化创造了热力学方面的有利条件。然而，日本研究人员却认为SiC的致密并不存在热力学方面的限制。还有学者认为，SiC的致密化机理可能是液相烧结，他们发现：在同时添加B和C的β－SiC烧结体中，有富B的液相存在于晶界处。关于无压烧结机理，目前尚无定论。

  以α－SiC为原料，同时添加B和C，也同样可实现SiC的致密烧结。

  研究表明：单独使用B和C作添加剂，无助于SiC陶瓷充分致密。只有同时添加B和C时，才能实现SiC陶瓷的高密度化。为了SiC的致密烧结，SiC粉料的比表面积应在10m2／g以上，且氧含量尽可能低。B的添加量在0．5％左右，C的添加量取决于SiC原料中氧含量高低，通常C的添加量与SiC粉料中的氧含量成正比。

  最近，有研究者在亚微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3，在1850℃～2000℃温度下实现SiC的致密烧结。由于烧结温度低而具有明显细化的微观结构，因而，其强度和韧性大大改善。

2、热压烧结

  50年代中期，美国Norton公司就开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。实验表明：Al和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。

  有研究者以Al2O3为添加剂，通过热压烧结工艺，也实现了SiC的致密化，并认为其机理是液相烧结。此外，还有研究者分别以B4C、B或B与C，Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C与C作添加剂，采用热压烧结，也都获得了致密SiC陶瓷。

  研究表明：烧结体的显微结构以及力学、热学等性能会因添加剂的种类不同而异。如：当采用B或B的化合物为添加剂，热压SiC的晶粒尺寸较小，但强度高。当选用Be作添加剂，热压SiC陶瓷具有较高的导热系数。

3、热等静压烧结：

  近年来，为进一步提高SiC陶瓷的力学性能，研究人员进行了SiC陶瓷的热等静压工艺的研究工作。研究人员以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得高密度SiC烧结体。更进一步，通过该工艺，在2000℃和138MPa压力下，成功实现无添加剂SiC陶瓷的致密烧结。

  研究表明：当SiC粉末的粒径小于0．6μm时，即使不引入任何添加剂，通过热等静压烧结，在1950℃即可使其致密化。如选用比表面积为24m2／g的SiC超细粉，采用热等静压烧结工艺，在1850℃便可获得高致密度的无添加剂SiC陶瓷。

  另外，Al2O3是热等静压烧结SiC陶瓷的有效添加剂。而C的添加对SiC陶瓷的热等静压烧结致密化不起作用，过量的C甚至会抑制SiC陶瓷的烧结。

4、反应烧结：

  SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。反应烧结的工艺过程为：先将α－SiC粉和石墨粉按比例混匀，经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。在高温下与液态Si接触，坯体中的C与渗入的Si反应，生成β－SiC，并与α－SiC相结合，过量的Si填充于气孔，从而得到无孔致密的反应烧结体。反应烧结SiC通常含有8％的游离Si。因此，为保证渗Si的完全，素坯应具有足够的孔隙度。一般通过调整最初混合料中α－SiC和C的含量，α－SiC的粒度级配，C的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。

  实验表明，采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多，反应烧结SiC相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。（这是由于烧结体中含有一定量的游离Si，当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致）对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷，其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。

  总之，SiC陶瓷的性能因烧结方法不同而不同。一般说来，无压烧结SiC陶瓷的综合性能优于反应烧结的SiC陶瓷，但次于热压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷。

2. 碳化硅陶瓷的应用

SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。

3. 碳化硅陶瓷的介绍

SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。

4. 碳化硅是陶瓷吗

问题一：陶瓷和碳化硅的关系  陶瓷一种玻璃相和晶相的复合体，属于无机复合材料的一种，碳化硅是一种纯化合物，常用作生产碳化硅磨料，这两种结合在一起就是碳化硅砂轮 
  
   问题二：碳化硅和陶瓷有什么区别  前者是气孔率非常高的陶瓷，后者是气孔率很低的陶瓷！原料是一样的！ 
  
   问题三：碳化硅有毒吗？  碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前(3)高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。碳化硅是无毒的。参考 
  
   问题四：碳化硅是什么？？  碳化硅（SiC）为由硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物，碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。 性质 碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅为最常见的一种同质异晶物，在高于2000°C高温下形成，具有六角晶系结晶构造（似纤维锌矿）。 β-碳化硅，立方晶系结构，与钻石相似，则在低于2000 °C生成，结构如页面附图所示。虽然在异相触媒担体的应用上，因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目，但直至今日，此型态尚未有商业上之应用。因其3.2的比重及高的升华温度（约2700 °C），碳化硅很适合做为轴承或高温炉之原料物件。在任何已能达到的压力下，它都不会熔化，且具有相当低的化学活性。由于其高热导性、高崩溃电场强度及高最大电流密度，近来在半导体高功率元件的应用上，不少人试着用它来取代硅。此外，它与微波辐射有很强的偶合作用，并其所有之高升华点，使其可实际应用于加热金属。纯碳化硅为无色，而工业生产之棕至黑色系由于含铁之不纯物。晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生之二氧化硅保护层所致。用途 半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域 
  
   问题五：碳化硅到底是什么，有什么作用  碳化硅制品可以分为很多类，根据不同的使用环境，分为不同的种类。一般使用到机械上比较多。例如使用到机械密封件上，可以称为碳化硅密封环，可以分为静环、动环、平环等。也可以根据客户的特别要求，制作出各种形状的碳化硅制品，例如碳化硅异形件，碳化硅板，碳化硅环等。 
  碳化硅的制品之一的碳化硅陶瓷具有的高硬度、高耐腐蚀性以及较高的高温强度等特点，这使得碳化硅陶瓷得到了广泛的应用。 
  在应用在密封环上:碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，且耐高温，因而是制造密封环的理想材料。它与石墨材料组合配对时，其摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而可用于高PV值，特别是输送强酸、强碱的工况中使用。我公司生产的SIC-1型碳化硅常压烧结制品，具有密度高、硬度高、生产批量大、可生产复杂形状制品的特点，适用于高性能的密封件中使用，特别是高 PV 值及耐强酸、强碱的工况。而我公司生产的SIC-3型碳化硅陶瓷制品是含石墨的碳化硅材料。由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，与其它材料配对使用时，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，特别适用于制作气密封或有干摩擦工况的密封件中使用，从而使密封件的使用寿命及工作的可靠性提高。 
  
   问题六：陶瓷碳化硅是否耐低温  碳化硅主要以耐磨、耐高温、耐化学腐蚀性能出色，文献资料上很难看到关于其耐低温的提法，但有一点可以肯定，在火箭技术上有碳化硅材料的应用，主要应用其耐高温、耐磨性能，但在火箭穿越大气层，经过对流层顶部时，哪里的温度可达到-50――-60℃，在经过中间层时温差更是变化幅度极大，不过途径时间都不长，但足以说明碳化硅及其制品的各方面性能，希望给各位提供参考。 
  
   问题七：氧化锆和碳化硅哪个耐磨  氧化锆(ZrO2) 
  自然界的氧化锆矿物原料,主要有斜锆石和锆英石.锆英石系火成岩深层矿物,颜色有淡黄、棕黄、黄绿等,比重4．6―4．7,硬度7．5,具有强烈的金属光泽,可为陶瓷釉用原料. 
  白色重质无定形粉末或单斜结晶.无臭.无味.在1100℃以上形成四方晶体,在1900℃以上形成立方晶体.一般常含有少量二氧化铪,与碳酸钠共熔生成锆酸钠,锆酸钠遇水能水解成氢氧化钠和几乎不溶于水的氢氧化锆.溶于2份硫酸和1份水的混合液中,微溶于盐酸和硝酸,慢溶于氢氟酸,几乎不溶于水.相对密度5.85.熔点2680℃.沸点4300℃.折光率2.2.半数致死量(小鼠,腹腔)37mg/kg.有 *** 性. 
  碳化硅 
  碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成.碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石.碳化硅又称碳硅石.在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种.可以称为金钢砂或耐火砂.碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成.目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20～3.25,显微硬度为2840～3320kg/mm2. 
  分子式为SiC,其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用.工业用碳化硅于1891年研制成功,是最早的人造磨料.在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源. 
  纯碳化硅是无色透明的晶体.工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异.碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的 α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅).α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种.β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC.碳化硅的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制.炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品. 
  碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种,都属α-SiC.①黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等.②绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具.此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米. 
  碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好.低品级碳化硅（含SiC约85%）是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量.此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒. 
  碳化硅的硬度很大,具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化. 
  氧化铝 
  又称三氧化二铝,分子量102,通常称为“铝氧”,是一种白色无定形粉状物,俗称矾土. 
  白色结晶性粉末.无臭.无味.质极硬.易吸潮而不潮解.溶于浓硫酸,缓慢溶于碱液中形成氢氧化物,几乎不溶于水及非极性有机溶剂.相对密度(d204)4.0.熔点约2000℃......>> 
  
   问题八：碳化硅多孔陶瓷价格贵吗  我们是做碳化硅陶瓷基复合材料的，价格从4万左右至10万左右一公斤不等 
  
   问题九：碳化硅属于的行业类别是什么？  属于冶炼工业； 
  应用范围 
  碳化硅主要有四大应用领域，即：功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供应，不能算高新技术产品，而技术含量极高 的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。 
  ⑴作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 
  ⑵作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 
  ⑶高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。 
  主要用途：用于3―12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。 
  用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域。 
  磨料磨具 
  主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。 
  化工 
  可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂，取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧，和原工艺相比各项理化性能更加稳定，脱氧效果好，使脱氧时间缩短，节约能源，提高炼钢效率，提高钢的质量，降低原辅材料消耗，减少环境污染，改善劳动条件，提高电炉的综合经济效益都具有重要价值。 
  “三耐”材料 
  利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。 
  另一方面可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料，如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、锌粉炉用弧型板、热电偶保护管等；用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料；还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道太阳能热水器等的理想材料之一。 
  有色金属 
  利用碳化硅具有耐高温，强度大，导热性能良好，抗冲击，作高温间接加热材料，如坚罐蒸馏炉，精馏炉塔盘，铝电解槽，铜熔化炉内衬，锌粉炉用弧型板，热电偶保护管等。 
  钢铁 
  利用碳化硅的耐腐蚀，抗热冲击耐磨损，导热好的特点，用于大型高炉内衬提高了使用寿命。 
  冶金选矿 
  碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器、矿斗内衬的理想材料，其耐磨性能是铸铁.橡胶使用寿命的5--20倍&def也是航空飞行跑道的理想材料之一。 
  建材陶瓷砂轮工业 
  利用其导热系数、热辐射、高热强度大的特性，制造薄板窑具，不仅能减少窑具容量，还提高了窑炉的装容量和产品质量，缩短了生产周期，是陶瓷釉面烘烤烧结理想的间接材料。 
  节能 
  利用良好的导热和热稳定性，作热交换器，燃耗减少20%，节约燃料35%，使生产率提高20-30%，特别是矿山选厂用排放输送管道的内放，其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍。 
  磨料粒度及其组成按GB绩T2477--83。磨料粒度组成测定方法按GB/T2481--83。 
  珠宝 
  合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化学成分SiC），色散0.104比钻石(0.044）大，折射率2.65-2.69（钻石2.42），具有与钻石相同的金刚光泽，“火彩”更强，比以往任何仿制品更接近钻石。这是由美国北卡罗来那州的C3公司制造生产的，已拥有世界各国生产合成碳化硅的专利，正在向全世界推广应用。...>> 
  
   问题十：碳化硅陶瓷和氧化铝陶瓷那个更耐磨？  氧化铝陶瓷更耐磨 
  我们陶瓷厂的所有球磨的球石都是用的高氧化铝球石来磨天然的砂石坭，很耐磨，而且氧化铝在陶瓷高温烧成中是增强陶瓷的机械强度及硬度的，而碳化硅类的是属于特种陶瓷，耐高温但耐磨性不及氧化铝陶瓷。

5. 碳化硅的制作工艺是什么？

高温煅烧后的炉料从外到内分别是:未反应料(在炉中起保温作用)、氧碳化硅羼(半反应料，主要成分是C与SiO。)、粘结物层(是粘结很紧的物料层，主要成分是C、SiO2、40%~60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸盐)、无定形物层(主要成分是70%~90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸盐)、二级品SiC层(主要成分是90%~95%SiC，该层已生成六方SiC即口一SiC，但结晶体较小、很脆弱，不能作为磨料)、一级品SiC层(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大结晶体)、炉芯体石墨。
在上述各层料中，通常将未反应料和一部分氧碳化硅层料作为乏料收集，将氧碳化硅层的另一部分料与无定形物、二级品、部分粘结物一起收集为回炉料，而一些粘结很紧、块度大、杂质多的粘结物则抛弃之。而一级品则经过分级、粗碎、细碎、化学处理、干燥与筛分、磁选后就成为各种粒度的黑色或绿色的SiC颗粒。要制成碳化硅微粉还要经过水选过程;要做成碳化硅制品还要经过成型与结烧的过程。

6. 碳化硅陶瓷的性能

　　碳化硅陶瓷的耐磨性能优异
碳化硅陶瓷这个产品经过了研究测定的，碳化硅陶瓷这个产品的耐磨性相当于266倍的锰钢，相当于1741倍的高铬铸铁，耐磨性上面是非常好的，这样的话碳化硅陶瓷这个产品在使用的时候是能够大大的减少设备磨损的，就能够减少维修的频次和费用的话，还是可以为我们节约不少金钱费用的，碳化硅陶瓷是能够连续使用十年以上的时间的。
碳化硅陶瓷的强度高、硬度高、重量轻
作为一个新型的材料，碳化硅陶瓷这个产品的使用强度上面是非常高，硬度高，重量上面也是非常轻的，这样的碳化硅陶瓷在使用的时候，安装与更换上面会更加的方便的。
　　碳化硅陶瓷的内壁光滑，不堵粉料
碳化硅陶瓷这个产品是经过了高温来烧制的，所以碳化硅陶瓷的结构上面是比较致密的，表面上面是光滑的，使用起来的美观性会更加的好，这样用于家庭中的话，美观性上面会更加的好了。
　　碳化硅陶瓷的造价低
碳化硅陶瓷这个产品本身的制造上面的花费是比较少的，所以我们购买碳化硅陶瓷的价格花费也就不需要过多了，这样对于我们的家庭来说的话，也是能够节省不少的金钱开销的。

7. 碳化硅陶瓷的用途有哪些？

碳化硅陶瓷的用途：  
1、密封环：因为碳化硅材料制成的碳化硅陶瓷具有着良好的的强度、硬度以及抗摩擦的能力，而且在使用的中碳化硅陶瓷能够很好的消除一些化学物质的影响，这也是其它物质做不到的，所以它被运用于制造密封环。  
在加工的时候碳化硅陶瓷能够和石墨进行一定比例的配置，然后在输送强碱及强酸的时能够展现出最大的作用，体现了碳化硅陶瓷制造密封环的良好性能。  
2、研磨介质：因为碳化硅陶瓷的强度较高，所以这种材料运用在耐磨机械的零件当中，而且我们可以发现的是碳化硅陶瓷在运用到振动球磨机和搅动球磨机的研磨介质中，具有着非常好的的使用性能。  
3、防弹板：碳化硅陶瓷的弹道性能较好，价格便宜，所以应用于防弹装甲车的生产当中。有的时候也应用于制造保险柜，舰船的防护以及运钞车的防护当中，而且明显的体现出了碳化硅陶瓷的优良性能，同时满足了人们的日常生活和工作的需要。

8. 碳化硅陶瓷的性能

SiC陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大，为此近几年以SiC陶瓷为基的复相陶瓷，如纤维(或晶须)补强、异相颗粒弥散强化、以及梯度功能材料相继出现，改善了单体材料的韧性和强度。