Silicon carbide đen được sử dụng trong những lĩnh vực nào?
Silicon carbide (SiC) đen là loại vật liệu mài mòn “thông dụng” (α-SiC, > 98 % SiC, tỷ lệ SiO₂/Fe thấp). Vì đây là khoáng chất nhân tạo cứng nhất ngoại trừ kim cương (Mohs 9.2–9.4, Knoop 2480) mà giá chỉ vài đô la một kilogram, nên nó được tiêu thụ với số lượng rất lớn cho các công việc chỉ cần cắt nhanh, rẻ và không gặp vấn đề gì về màu sắc hoặc độ dễ vỡ. Các ứng dụng chính là:
1. Vật liệu mài mòn liên kết
– Đá mài gốm và đá mài nhựa dùng cho thép, gang, kim loại màu và dụng cụ cacbua
– Các đoạn mài, mũi mài gắn sẵn, thanh mài cho trục khuỷu, bánh răng, van thủy lực
2. Vật liệu mài phủ
– Giấy nhám ướt và khô, vải nhám, dây đai, đĩa mài, bánh mài xếp lớp dùng cho thân xe ô tô, gỗ, nhựa, vật liệu tổng hợp, đá cẩm thạch
3. Phun cát dạng hạt rời / phun áp lực
– Phun cát làm sạch thân tàu, tấm thép, đá, bê tông, các vật đúc bằng nhôm (tạo ra bề mặt sắc nét, mờ như mỏ neo)
– Khắc trên kính, khắc chữ trên tượng đài, giặt đá trên vải denim (thay thế đá bọt)
4. Hoàn thiện hàng loạt / đánh bóng
– Bát rung dùng để loại bỏ bavia trên các chi tiết đúc bằng nhôm, các bộ phận ống nước bằng đồng thau, ốc vít bằng thép không gỉ (cắt nhanh hơn 2-3 lần so với Al₂O₃)
5. Cắt bằng tia nước mài mòn
– SiC dạng hạt 60–120 mesh là chất độn cứng rẻ nhất để cắt kính, cao su, đá cẩm thạch, trong trường hợp garnet quá đắt.
6. Phụ gia chống nhiệt
– Bột SiC dạng lỏng (F400–F1200) vẫn được sử dụng để cắt các khối đá cẩm thạch và một số thỏi silicon dùng cho năng lượng mặt trời (đang được thay thế bằng kim cương nhưng vẫn > 30 kt yr⁻¹)
7. Vật liệu chịu lửa và luyện kim
– Đất sét lỗ thoát liệu, vật liệu lấp máng, hỗn hợp đầm nén cho lò cao và đường dẫn gang trong xưởng đúc (độ dẫn nhiệt cao, khả năng thấm ướt thấp bởi Fe)
– Gạch SiC dùng cho đồ đạc trong lò nung, bình chưng cất kẽm, nồi nấu chảy nhôm (gạch SiC đen rẻ hơn gạch SiC xanh dùng làm vật liệu chịu lửa không mài mòn)
8. Các bộ phận hao mòn và ma sát (phân khúc thấp)
– Vật liệu lót má phanh, vật liệu phủ ly hợp (giúp tăng khả năng chống mài mòn và nâng cao hệ số ma sát μ)
– Gạch gốm chống mài mòn giá rẻ cho máng trượt, lớp lót bên trong ống dẫn bùn (hạt SiC liên kết bằng epoxy)
9. Nghệ thuật chế tác đá quý và thủy tinh
– Bột mài dùng cho đá mã não, thạch anh, đá obsidian; gia công nguội thủy tinh (80–220 mesh)
10. Phụ gia hóa học/luyện kim
– Thêm 1–3 mm SiC vào nguyên liệu lò cao để cacbon hóa/silicon hóa và cải thiện độ chảy của chất nóng chảy
– tiền chất cho quy trình Acheson để sản xuất silicon cấp luyện kim (SiC + Fe → FeSi)
Tóm lại, cacbua silic đen được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần cắt hoặc mài mạnh mẽ, chi phí thấp trên kim loại, đá, thủy tinh, vật liệu composite hoặc bê tông, và như một chất phụ gia chịu nhiệt rẻ tiền trong các hệ thống đúc và vật liệu chịu lửa.
