碳化硅-名词详解.docx

    碳化硅    碳化硅 又名：SiC 分类： 电子工程 属性： 技术 目录 · ·　　1结构 · ·　　2种类 · ·　　3特性 · ·　　4历史沿革 · ·　　5产能情况 · ·　　6市场需求 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　　1结构　　英文名称：silicon carbide,俗称金刚砂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　　2种类　　碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基该品种，都属α-SiC①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　　3特性　　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,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化　　碳化硅分类及性质：　　基本信息列表　　中文名称:碳化硅　　中文别名:碳化硅晶须　　英文名称:Silicon Carbide (Black)　　英文别名:Silicon Carbide Black; silanyliumylidynemethanide; methylsilane; carbon(+4) cation; silicon(-4) anion　　CAS:409-21-2　　EINECS:206-991-8　　分子式：SiC　　分子量:40.0962　　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，在半导体高功率元件的应用上，不少人试着用它来取代硅[1]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　　4历史沿革　　碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂，1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今，以碳质材料为炉芯体的电阻炉，通电加热石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅　　关于碳化硅的几个事件　　1905年 第一次在陨石中发现碳化硅　　1907年 第一只碳化硅晶体发光二极管诞生　　1955年 理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳化概念，从此将SiC作为重要的电子材料　　1958年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交流　　1978年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究到1978年首次采用“LELY改进技术”的晶粒提纯生长方法　　1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生产线，供应商开始提供商品化的碳化硅基　　5产能情况　　我国有碳化硅冶炼企业200多家，年生产能力220多万吨（其中：绿碳化硅块120多万吨，黑碳化硅块约100万吨）。

冶炼变压器功率大多为6300~12500kVA，最大冶炼变压器为32000kVA加工制砂、微粉生产企业300多家，年生产能力200多万吨2012年，我国碳化硅产能利用率不足45%约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线碳化硅加工制砂微粉生产企业主要分布在河南、山东、江苏、吉林、黑龙江等省　　我国碳化硅冶炼生产工艺、技术装备和单吨能耗达到世界领先水平黑、绿碳化硅原块的质量水平也属世界级我国碳化硅与世界先进水平的差距主要集中在四个方面：一是在生产过程中很少使用大型机械设备，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅产量较低；二是在碳化硅深加工产品上，对粒度砂和微粉产品的质量管理不够精细，产品质量的稳定性不够；三是某些尖端产品的性能指标与发达国家同类产品相比有一定差距；四是冶炼过程中一氧化碳直接排放国外主要企业基本实现了封闭冶炼，而我国碳化硅冶炼几乎全部是开放式冶炼，一氧化碳全部直排2012年，我国企业开发出了封闭冶炼技术，实现了一氧化碳全部回收，但是距离全行业普及还有很长的路要走　　根据中国机床工业协会磨料磨具专委会碳化硅专家委员会的数据，截至2012年底，全球碳化硅产能达260万吨以上，产能达到1万吨以上的国家有13个，占全球总产能的98%。

其中中国碳化硅产能达到220万吨，占全球总产能的84%　　6市场需求　　我国碳化硅冶炼企业主要分布在甘肃、宁夏、青海、新疆、四川等地，约占总产能85%　　2012年在中国经济发展速度放缓的情况下，生产情况普遍不理想，加之光伏企业举步维艰，碳化硅作为耐材、磨料和光伏行业的基础原材料，出口和内销均大幅下滑绿碳化硅微粉加工企业更是身陷光伏企业的债务链条，多数冶炼企业没有开工，或者短暂开工后即停产  -全文完-。