金剛砂

金剛砂又名硅化碳，碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見(jiàn)的礦物，莫桑石。 碳化硅又稱(chēng)碳硅石。在當(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用較廣泛、較經(jīng)濟(jì)的一種。可以稱(chēng)為金鋼砂或耐火砂。 碳化硅是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽）等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

純碳化硅是無(wú)色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同，而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。

一、金剛砂工業(yè)流程

碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊，經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。

二、金剛砂（碳化硅）的性質(zhì)

碳化硅至少有70種結(jié)晶型態(tài)。α-碳化硅為較常見(jiàn)的一種同質(zhì)異晶物，在高于2000 °C高溫下形成，具有六角晶系結(jié)晶構(gòu)造（似纖維鋅礦）。β-碳化硅，立方晶系結(jié)構(gòu)，與鉆石相似，則在低于2000 °C生成，結(jié)構(gòu)如頁(yè)面附圖所示。雖然在異相觸媒擔(dān)體的應(yīng)用上，因其具有比α型態(tài)更高之單位表面積而引人注目，但直至今日，此型態(tài)尚未有商業(yè)上之應(yīng)用。

因其3.2的比重及高的升華溫度（約2700 °C），碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達(dá)到的壓力下，它都不會(huì)熔化，且具有相當(dāng)?shù)偷幕瘜W(xué)活性。由于其高熱導(dǎo)性、高崩潰電場(chǎng)強(qiáng)度及高較大電流密度，在半導(dǎo)體高功率元件的應(yīng)用上，不少人試著用它來(lái)取代硅。此外，它與微波輻射有很強(qiáng)的偶合作用，并其所有之高升華點(diǎn)，使其可實(shí)際應(yīng)用于加熱金屬。

純碳化硅為無(wú)色，而工業(yè)生產(chǎn)之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因?yàn)槠浔砻娈a(chǎn)生之二氧化硅保護(hù)層所致。

三、金剛砂（碳化硅）用途

碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域，即：功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，不能算高新技術(shù)產(chǎn)品，而技術(shù)含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

⑴作為磨料，可用來(lái)做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類(lèi)等。

⑵作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。

⑶高純度的單晶，可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維。

主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線(xiàn)切割。太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、壓電晶體產(chǎn)業(yè)工程性加工材料。用于半導(dǎo)體、避雷針、電路元件、高溫應(yīng)用、紫外光偵檢器、結(jié)構(gòu)材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細(xì)絲高溫計(jì)、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護(hù)具、觸媒擔(dān)體等領(lǐng)域。

四、附錄

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鄭州天河凈水材料有限公司

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名稱(chēng):金剛砂主題詞或關(guān)鍵詞:材料科學(xué)內(nèi)容1891年，美國(guó)人阿切遜將粘土和焦炭混合后放在一個(gè)鐵缽中，企圖用電弧將碳轉(zhuǎn)化為金剛石。但結(jié)果是，在電極附近發(fā)現(xiàn)了閃閃發(fā)光的六方形晶體，它與天然金剛石的立方八面體不同。阿切遜認(rèn)為這可能是碳和粘土中的氧化鋁反應(yīng)而生成的新化合物。由于自然界中有一種氧化鋁礦物稱(chēng)為剛玉，于是他把碳和剛玉兩個(gè)英文單詞連起來(lái)作為這一新化合物的名稱(chēng)，中國(guó)學(xué)者將其譯成“金剛砂”。后來(lái)人們知道這種化合物是由粘土中的二氧化硅與碳在高溫下反應(yīng)生成的碳化硅。晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞含有4個(gè)C原子4個(gè)Si原子。與金剛石結(jié)構(gòu)類(lèi)似。碳化硅硬度僅次于金剛石、碳化硼和立方氮化硼，在無(wú)機(jī)材料中排行第四。目前已能通過(guò)熱壓燒結(jié)法制得高致密度的碳化硅。它具有很高的強(qiáng)度及良好的抗氧化性能，在高溫下不變形，可作為高溫燃?xì)廨啓C(jī)上的渦輪葉片，也可作耐磨的密封材料，還可作火箭尾噴管的噴嘴及輕質(zhì)的防彈用品等金剛砂，SiC，學(xué)名碳化硅。純的是無(wú)色晶體。密度3.06～3.20。硬度很大，大約是莫氏9度。一般的是無(wú)色粉狀顆粒。磨碎以后，可以作研磨粉，可制擦光紙，又可制磨輪和砥石的摩擦表面。由砂和適量的碳放在電爐中加強(qiáng)熱制得。天然金剛砂又名石榴子石，系硅酸鹽類(lèi)礦物。經(jīng)過(guò)水力分選，機(jī)械加工，篩選分級(jí)等方法制成的研磨材料。生產(chǎn)使用歷史悠久，古代我國(guó)就有使用金剛砂研磨水晶玻璃，各種玉石的史例。十九世紀(jì)四十年代又遠(yuǎn)銷(xiāo)東洋。分粗目，中目，細(xì)目三大類(lèi)。其中粗目為黑紅色，中目為淡紅色，細(xì)目為紅白色，各種目數(shù)粒度均勻，顆粒形狀均一，成棱叫角晶體，有鋒利的邊緣，磨削力高。供石材類(lèi)工業(yè)研磨大理石及其它軟質(zhì)材料。玻璃類(lèi)工業(yè)研磨玻璃毛邊，電視機(jī)顯像管，光學(xué)器械，鏡片，棱鏡，鐘表用玻璃等。金屬類(lèi)工業(yè)噴砂，除銹，研磨。印刷工業(yè)研磨膠版，以及輕工業(yè)加工塑樣，皮革，砂紙等用途。天然金剛砂的磨削力略低于電爐白剛玉，但其任性強(qiáng)，具有介殼狀段口之特性，其優(yōu)點(diǎn)是磨件的光潔度高，砂痕少而淺。磨面細(xì)而均勻，可提高產(chǎn)品質(zhì)量，為本品的獨(dú)特之處。天然金剛砂的研磨時(shí)間短，效益高，價(jià)格低廉，可彌補(bǔ)壽命短的不足。