Siliziumkarbid (SiC)Die Klassifizierung erfolgt hauptsächlich nach seiner chemischen Reinheit und Kristallstruktur. Verschiedene Typen weisen erhebliche Unterschiede in der Leistung und den geeigneten Einsatzszenarien auf:
| Typklassifizierung | Kernfunktionen | Schlüsselleistung | Typische Anwendungsszenarien |
| Hoch-reines Siliziumkarbid | Si-Gehalt größer oder gleich 98 %, C-Gehalt 1,8 %-2,0 %, Verunreinigungen (Fe+Al+Ca) kleiner oder gleich 0,5 %, hauptsächlich -SiC (sechseckiger Kristall) | Hohe Desoxidationseffizienz und starke chemische Stabilität | Hochwertige-Stahlherstellung (Lagerstahl, Federstahl), elektronische Materialien (Halbleitersubstrate) |
| Gewöhnliches Siliziumkarbid in Industriequalität- | Si-Gehalt 75 %-97 %, C-Gehalt 2,0 %-3,0 %, Verunreinigungen kleiner oder gleich 3 %, eine Mischung aus -SiC und -SiC (kubische Kristalle) | Hohes Preis-{0}}Leistungsverhältnis, geeignet für allgemeine Anwendungen | gewöhnliches Stahlschmelzen, Gussimpfstoffe und Schleifmittel. |
| Siliziumkarbid mit geringer-Reinheit | Si-Gehalt 60–74 %, Verunreinigungen größer oder gleich 5 %, unregelmäßige Kristallstruktur | Niedrige Kosten, hauptsächlich als Hilfsmittel verwendet | Grobbearbeitung von Gusseisenteilen, feuerfester Materialzusatz |
Hauptgründe für Typunterschiede:
Rohstoff- und Prozesseinfluss:Für hoch{0}reines SiC werden hochreiner Quarzsand (99,9 % oder höher) und hochwertiger Petrolkoks verwendet, der 8–12 Stunden lang bei 2300-2500 Grad geschmolzen wird, was zu ausreichendem Kristallwachstum und minimalen Verunreinigungsrückständen führt. Gewöhnliches SiC in Industriequalität verwendet gewöhnlichen Quarzsand und Kohlekoks, der bei 2000–2200 Grad 4–6 Stunden lang geschmolzen wird, was zu einem höheren Verunreinigungsgehalt führt.
Anwendungsnachfragegesteuert:Für hochwertige Stahlherstellungs- und Elektronikanwendungen gelten strenge Anforderungen an die Materialreinheit, was die Entwicklung von hochreinem SiC vorantreibt. Im Gegensatz dazu steht bei Guss- und feuerfesten Materialanwendungen die Kostenkontrolle im Vordergrund, wo gewöhnliches oder niedrig{3}reines SiC ausreicht.
Größenklassifizierungsstandards und Einflussfaktoren für Siliziumkarbid
Partikelgrößenklassifizierung und Spezifikationskorrespondenz (Industry-Gemeinsamer Standard)
Die Größe der Silizium-Kohlenstoff-Legierung basiert auf „Mesh“, mit der folgenden Umrechnung in Millimeter (mm) und entsprechenden Anwendungsszenarien:
| Granularitätsspezifikation (Netz) | Entsprechende Körnigkeit (mm) | Hauptmerkmale | Passende Szenarien |
| 10–20 Maschen | 0.85-2.00 | Langsame Auflösung, stabile Reaktion | Geeignet für das Langzeitkupolschmelzen und die Stahlerzeugung in großen Konvertern |
| 20–60 Maschen | 0.25-0.85 | Mäßige Auflösungsgeschwindigkeit, ausgewogene Reaktion | Elektroofen-Stahlherstellung, Impfung von gewöhnlichen Gussstücken |
| 60–120 Maschen | 0.125-0.25 | Schnelle Auflösung und gute Dispergierbarkeit | Geeignet für die Inkubation dünnwandiger Gussteile und die schnelle Desoxidation. |
| 120–200 Maschen | 0.075-0.125 | Große spezifische Oberfläche, extrem schnelle Reaktion | Präzisionsguss, elektronische Materialvorbereitung |
Ursachen der Größenvielfalt
Anforderungen an die Reaktionskinetik:
Siliziumkarbid mit kleinen Partikeln hat eine große spezifische Oberfläche (z. B. 200 Mesh hat mehr als das Zehnfache der spezifischen Oberfläche von 10 Mesh), was einen gründlicheren Kontakt mit geschmolzenem Stahl/Eisen ermöglicht, was zu einer schnelleren Auflösungsrate führt und sich für Szenarien mit „schneller Desoxidation und kurzzeitigem Schmelzen“ eignet (z. B. in den späteren Phasen der Stahlherstellung im Elektrolichtbogenofen); Große -Partikel aus Siliciumcarbid lösen sich langsam auf und ermöglichen eine kontinuierliche Freisetzung von Komponenten, was für Szenarios mit „lang-stabilen Reaktionen“ (z. B. beim Schmelzen im Kupolofen) geeignet ist.
Geräte- und Prozesskompatibilität:
Kleine Induktionsöfen haben einen begrenzten Ofenraum und eine schwache Rührung. Bei der Verwendung von 10-20 Mesh großen-Partikeln kann es leicht zu Ablagerungen und unvollständiger Auflösung kommen; Daher sind kleinere Partikel (60 Mesh oder höher) erforderlich. Große Konverter und Kupolöfen mit ihren größeren Volumina an geschmolzenem Stahl und gründlicherem Rühren können Siliziumkarbid mit größeren Partikeln aufnehmen, und der Zugabeprozess ist bequemer.
Wissenschaftliche Identifizierungsmethoden für Siliziumkarbidtyp und -größe
Typidentifikation (Genauigkeit von hoch bis niedrig)
Analyse der chemischen Zusammensetzung:
Mithilfe der ICP-Spektroskopie wird der Gehalt an Si, C und Verunreinigungen nachgewiesen. Si größer oder gleich 98 % weist auf eine hohe Reinheit hin, 75 %–97 % auf eine normale Qualität und < 75 % auf eine niedrige Reinheit.
Kristallstrukturanalyse:
Es wird Röntgenbeugung (XRD) verwendet. Offensichtliche charakteristische -SiC-Peaks weisen auf hohe Reinheit oder normale Qualität hin, während ein hoher Anteil charakteristischer -SiC-Peaks auf niedrige Reinheit hinweist.
Aussehen-Basierendes Urteil:
Hochreines Siliziumkarbid ist schwarz oder dunkelgrün mit gleichmäßigem Glanz und ohne verfärbte Flecken. gewöhnliche Sorte hat eine gräuliche Farbe und einen stumpferen Glanz; Bei geringer-Reinheit ist es überwiegend grau-braun und es sind Verunreinigungspartikel sichtbar.
Größenidentifizierung (häufig verwendete Branchenmethoden)
Standard-Siebanalyse:
Mithilfe von GB/T 6003.1-2012-Standardsieben werden Siliziumkarbidproben gesiebt und der Rückstand auf verschiedenen Siebschichten gewogen, um die Partikelgrößenverteilung zu bestimmen (z. B. bedeutet „80–100 Mesh“ Partikel, die ein 80-Mesh-Sieb passieren, aber auf einem 100-Mesh-Sieb verbleiben). Diese Methode ist einfach durchzuführen, kostengünstig und für industrielle Produktionsumgebungen geeignet.
Lasergrößenanalyse:
Mithilfe eines Lasergrößenanalysators nutzt diese Methode die Streuwirkung von Laserlicht auf Partikel, um schnell Partikelgrößenverteilungskurven zu erhalten. Es bietet eine hohe Messgenauigkeit (Fehler kleiner oder gleich 2 %) und eignet sich für High-End-Anwendungen mit strengen Anforderungen an die Partikelgröße (z. B. elektronische Materialien und Präzisionsguss).
Richtige Auswahlprinzipien und praktische Punkte für Siliziumkarbid
Kernauswahllogik
Auswahl nach „Reinheitsanforderungen“:Hoch{0}}reines Siliziumkarbid für hochwertige-Anwendungen in den Bereichen Stahl und Elektronik; Industriequalität für allgemeine Metallurgie und Guss; niedrige-Reinheit für kostensensible-Anwendungen.
Auswahl basierend auf „Reaktionsrate“:Kleine Größe (60 Mesh oder größer) für kurzzeitiges Schmelzen und schnelle Desoxidation; große Partikelgröße (unter 20 Mesh) für langfristiges Schmelzen und stabile Reaktionen.
Kompatibilität basierend auf „Gerätetyp“:Kleine Größe für kleine Öfen; Große Größe für große Öfen, um eine unvollständige Auflösung oder Unannehmlichkeiten beim Betrieb zu vermeiden.
Wichtige praktische Punkte
Dosierungskontrolle:Für die Herstellung von hochreinem Siliziumkarbidstahl beträgt die Dosierung 0,3–0,5 % der geschmolzenen Stahlmasse; Für gewöhnliche Gießereiimpfung beträgt die Dosierung 0,5 % bis 1,0 %. Eine zu hohe Dosierung kann leicht zu einem erhöhten Kohlenstoffgehalt in der Stahlschmelze und zu Rissen in den Gussstücken führen.
Zeitpunkt der Zugabe:Fügen Sie bei der Stahlherstellung im Lichtbogenofen Siliziumkarbid in den späteren Phasen des Chargenschmelzens hinzu; Geben Sie bei der Gießereiimpfung 1-2 Minuten vor dem Abstich des geschmolzenen Eisens Siliziumkarbid hinzu, um eine ausreichende Reaktion sicherzustellen.
Kombinierte Anwendungstechniken:In Kombination mitFerrosiliciumund Aluminium zur Desoxidation, geben Sie zunächst Fesi für die Vordesoxidation hinzu (Entfernung von mehr als 80 % des Sauerstoffs), fügen Sie dann SiC für eine tiefere Desoxidation und Siliziumauffüllung hinzu und schließlich fügen Sie Aluminium für die endgültige Desoxidation hinzu, um die Desoxidationseffizienz und die Siliziumabsorptionsrate zu verbessern.
Fallstudien zur Siliziumkarbidauswahl in speziellen Szenarien
Vorbereitung des Halbleitersubstrats:
99,99 % hochreines Siliziumkarbid mit einer Maschenweite von 120–200 Mesh wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass keine Verunreinigungen die elektrische Leistung beeinträchtigen.
Dünnwandige Präzisionsgussteile (z. B. Zylinderköpfe von Automobilmotoren):
60-120 Mesh gewöhnliches Siliziumkarbid wird ausgewählt, um Impfwirkung und Kosten in Einklang zu bringen;
Groß-Konverterstahlherstellung (niedrig-legierter Stahl Q355):
10-20 Mesh Siliziumkarbid in Industriequalität wird ausgewählt, um die Desoxidation zu stabilisieren und Silizium zu ergänzen, wodurch die Festigkeit des Stahls verbessert wird.
