Pengenalan produk dan aplikasi silikon karbida hitam
Silikon karbida hitam(disingkatkan sebagai silikon karbida hitam) ialah bahan bukan logam tiruan yang diperbuat daripada pasir kuarza dan kok petroleum sebagai bahan mentah utama dan dilebur pada suhu tinggi dalam relau rintangan. Ia mempunyai rupa hitam-kelabu atau hitam gelap, kekerasan yang sangat tinggi, kekonduksian terma yang baik dan kestabilan kimia. Ia merupakan bahan mentah perindustrian yang sangat baik dan digunakan secara meluas dalam bahan kasar, bahan refraktori, metalurgi, seramik, elektronik dan bidang lain.
Ⅰ. Ciri-ciri prestasi karbida silikon hitam
Kekerasan Mohs bagisilikon karbida hitamsetinggi 9.2, kedua selepas berlian dan boron nitrida kubik, dan mempunyai rintangan haus dan rintangan hentaman yang sangat kuat. Takat leburnya adalah kira-kira 2700°C, dan ia boleh mengekalkan kestabilan struktur dalam persekitaran suhu tinggi dan tidak mudah terurai atau berubah bentuk. Di samping itu, ia mempunyai kekonduksian terma yang baik dan pekali pengembangan terma yang rendah, dan masih menunjukkan kestabilan kejutan terma yang sangat baik di bawah keadaan suhu tinggi dan tekanan tinggi.
Dari segi sifat kimia, silikon karbida hitam mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap asid dan alkali, dan amat sesuai untuk kegunaan industri dalam persekitaran yang keras. Kekonduksiannya yang tinggi juga menjadikannya bahan alternatif untuk bahan pemanasan elektrik dan medan semikonduktor tertentu.
Ⅱ. Bentuk dan spesifikasi produk utama
Silikon karbida hitam boleh dibuat kepada pelbagai bentuk mengikut saiz dan kegunaan zarah yang berbeza:
Bahan blok: kristal besar selepas peleburan, sering digunakan untuk pemprosesan semula atau sebagai bahan tambahan metalurgi;
Pasir berbutir (pasir F/pasir P): digunakan untuk membuat roda pengisar, bahan pelelas letupan pasir, kertas pasir, dsb.;
Serbuk mikro (siri W, D): digunakan untuk pengisaran ultra-ketepatan, penggilapan, pensinteran seramik, dan sebagainya;
Serbuk mikro peringkat nano: digunakan untuk seramik elektronik mewah, bahan komposit konduktif terma, dsb.
Saiz zarah adalah antara F16 hingga F1200, dan saiz zarah serbuk mikro boleh mencapai tahap nanometer, yang boleh disesuaikan mengikut keperluan teknikal bidang aplikasi yang berbeza.
Ⅲ. Kawasan aplikasi utama silikon karbida hitam
1. Alat pengikis dan pengisaran
Bahan pelelas merupakan bidang aplikasi silikon karbida hitam yang paling tradisional dan paling banyak digunakan. Dengan memanfaatkan kekerasannya yang tinggi dan sifatnya yang mengasah sendiri, silikon karbida hitam boleh digunakan untuk mengeluarkan pelbagai produk pelelas, seperti roda pengisaran, cakera pemotong, kertas pasir, kepala pengisaran, pes pengisaran, dan sebagainya, yang sesuai untuk mengisar dan memproses bahan seperti besi tuang, keluli, logam bukan ferus, seramik, kaca, kuarza dan produk simen.
Kelebihannya ialah kelajuan pengisaran yang pantas, tidak mudah tersumbat, dan kecekapan pemprosesan yang tinggi. Ia digunakan secara meluas dalam pemprosesan logam, pembuatan jentera, hiasan bangunan dan industri lain.
2. Bahan refraktori
Disebabkan kestabilan suhu tinggi dan rintangan kakisannya, silikon karbida hitam digunakan secara meluas dalam bidang bahan refraktori suhu tinggi. Ia boleh dibuat menjadi bata silikon karbida, lapisan relau, mangkuk pijar, tiub perlindungan termogandingan, alat relau, muncung, bata tuyere, dan sebagainya, dan digunakan secara meluas dalam industri suhu tinggi seperti metalurgi, logam bukan ferus, elektrik, kaca, simen, dan sebagainya, untuk memanjangkan hayat peralatan dan meningkatkan keselamatan operasi.
Di samping itu, bahan silikon karbida mempunyai sifat antioksidan yang baik dalam atmosfera pengoksidaan suhu tinggi dan sesuai digunakan di bahagian utama relau bagas panas, relau bagas dan peralatan lain.
3. Industri metalurgi
Dalam proses metalurgi seperti pembuatan keluli dan tuangan, silikon karbida hitam boleh digunakan sebagai penyahoksida, agen pemanasan dan pengkarbon semula. Disebabkan kandungan karbonnya yang tinggi dan pembebasan haba yang cepat, ia dapat meningkatkan kecekapan peleburan dan kualiti keluli cair dengan berkesan. Pada masa yang sama, ia juga dapat mengurangkan kandungan bendasing dalam proses peleburan dan memainkan peranan dalam penulenan keluli cair.
Sesetengah kilang keluli juga menambah sedikit silikon karbida untuk melaraskan komposisi dalam peleburan besi tuang dan besi mulur bagi menjimatkan kos dan meningkatkan prestasi tuangan.
4. Seramik dan bahan elektronik
Silikon karbida hitam juga merupakan bahan mentah yang penting untuk seramik berfungsi. Ia boleh digunakan untuk menyediakan seramik struktur, seramik tahan haus, seramik konduktif terma, dan sebagainya, dan mempunyai prospek yang luas dalam bidang elektronik, industri kimia, jentera, dan sebagainya. Ia mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik, dengan kekonduksian terma sehingga 120 W/m·K, dan sering digunakan dalam bahan pelesapan haba konduktif terma, bahan antara muka terma dan komponen pelesapan haba LED.
Di samping itu, silikon karbida secara beransur-ansur memasuki bidang semikonduktor kuasa dan menjadi bahan asas untuk peranti suhu tinggi dan voltan tinggi. Walaupun ketulenan silikon karbida hitam sedikit lebih rendah daripada silikon karbida hijau, ia juga digunakan dalam beberapa produk elektronik voltan sederhana dan rendah.
5. Industri fotovoltaik dan tenaga baharu
Serbuk silikon karbida hitam digunakan secara meluas dalam pemotongan wafer silikon dalam industri fotovoltaik. Sebagai bahan kasar dalam proses pemotongan dawai berlian, ia mempunyai kelebihan kekerasan yang tinggi, kekuatanpemotongandaya, kehilangan yang rendah, dan permukaan pemotongan yang licin, yang membantu meningkatkan kecekapan pemotongan dan hasil wafer silikon serta mengurangkan kadar kehilangan wafer dan kos pengeluaran.
Dengan perkembangan berterusan tenaga baharu dan teknologi bahan baharu, silikon karbida juga sedang dibangunkan untuk bidang baru muncul seperti bahan tambahan elektrod negatif bateri litium dan pembawa membran seramik.
Ⅳ. Ringkasan dan Tinjauan
Karbida silikon hitam memainkan peranan yang tidak tergantikan dalam banyak bidang perindustrian dengan sifat mekanikal, terma dan kimianya yang sangat baik. Dengan kemajuan berterusan teknologi pembuatan, kawalan saiz zarah produk, penapisan ketulenan dan pengembangan berterusan bidang aplikasi, karbida silikon hitam sedang berkembang ke arah prestasi dan ketepatan yang tinggi.
Pada masa hadapan, dengan peningkatan pesat industri seperti tenaga baharu, seramik elektronik, barangan mewahpengisaran dan pembuatan pintar, silikon karbida hitam akan memainkan peranan yang semakin penting dalam bidang pembuatan mewah dan menjadi komponen teras sistem teknologi bahan termaju.