Là một trong những vật liệu mài mòn được sử dụng phổ biến, cacbua silic (Carborundum) có nhiều ưu điểm trong nhiệt động lực học, hóa học và vật lý. Nó thích hợp để phủ lớp sơn mài mòn và vật liệu chịu lửa. Các tính chất của cacbua silic được chứng minh trong các khía cạnh sau:
Các tính chất của cacbua silic trong hóa chất:
-
Cacbua silic có khả năng chống oxy hóa mạnh.
Khi nung nóng đến 1000 ° C trong không khí, cacbua silic chỉ bị oxy hóa trên bề mặt, tạo thành một màng silic đioxit. Phim có thể bảo vệ vật liệu cacbua silic khỏi bị oxy hóa.
Khi đun nóng đến 1300 ° C, cristobalit bắt đầu kết tủa trong lớp phim silicon dioxide. Sự thay đổi của dạng tinh thể làm cho lớp phim bị nứt, và tốc độ oxy hóa tăng nhẹ.
Khi nung đến 1500-1600 ° C, lớp màng silicon dioxide sẽ dày lên, và khả năng bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa sẽ tăng lên. Vì vậy cacbua silic có thể rất bền ở nhiệt độ cao. Khi bị nung nóng trên 1627 ° C, khả năng chống oxy hóa của cacbua silic sẽ giảm nhanh chóng.
-
Cacbua silic có tính ổn định hóa học mạnh.
Tính ổn định hóa học của cacbua silic cũng là do nó có khả năng chống lại quá trình oxy hóa.
Ảnh hưởng của các chất ăn mòn khác nhau đối với cacbua silic như sau:
| Chất hợp chất phản ứng | Nhiệt độ (° C) | Phản ứng & ăn mòn silic cacbua |
| MgO | 740 | Không phản ứng |
| 1000 | Phản ứng bắt đầu | |
| 1555 | Phản ứng phân hủy của cacbua silic xảy ra rõ ràng | |
| CaO | 1000 | Phản ứng bắt đầu |
| 1690-1740 | Sản xuất canxi cacbua và canxi silicat | |
| Al2O3 | 1700 | Không phản ứng |
| TiO2 | 1720 | Phản ứng với sự có mặt của cacbon |
| Cr2O3 | 1600 | Phản ứng xảy ra và crom silicat được tạo thành |
| Fe2O3 & FeO | 1300 | Phản ứng bắt đầu |
| 1500 | Phản ứng rõ ràng | |
| 1500-1600 | Fe2O3 phản ứng với SiC tạo thành sắt silicat với sự có mặt của cacbon | |
| CuO | 800 | Phản ứng bắt đầu |
| 1500 | Phản ứng tạo ra đồng silicat | |
| Na2O3 | Trong môi trường ôxy hóa, cacbua silic bị ôxy hóa hoàn toàn | |
| KOH | Canxi cacbua bị phân hủy và nóng chảy | |
| Cacbonat kiềm | Tấn công và phân hủy cacbua silic | |
| Na2CO3 | 900 | Tấn công và phân hủy cacbua silic |
| K2CO3 | 1100 (trong 15 phút) | Cacbua silic được hòa tan hoàn toàn |
| Trường hợp | 525 | Không phản ứng |
| FeS | 1200 (trong 15 phút) | Cacbua silic bị ăn mòn |
| Natri silicat | 1300 | Trong môi trường oxy hóa mạnh, cacbua silic bị phân hủy |
| Canxi silicat | 1700 (trong 15 phút) | Không phản ứng |
| 2FeO. SiO2 | 1400 (trong 15 phút) | Sự phản ứng lại |
Các tính chất của cacbua silic trong vật lý:
-
Độ cứng của cacbua silic
Độ cứng của cacbua silic nằm giữa nhôm nung chảy và kim cương. Độ cứng Mohs của cacbua silic đen là 9,2-9,3, độ cứng Mohs của cacbua silic xanh là 9,4-9,5. Độ cứng Vickers của carborundum là 3100-3400kg / mm2. Độ cứng của cacbua silic sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Ở nhiệt độ cao 1200 ° C, độ cứng của cacbua silic có thể đạt gấp đôi độ cứng của alumin nung chảy.
-
Độ dẻo dai của cacbua silic
Độ bền của vật liệu mài mòn cacbua silic đề cập đến độ khó bị phá vỡ dưới tác động của ngoại lực. Lấy đá mạt F46 làm ví dụ, độ dai của carborundum được thử nghiệm bằng phương pháp áp suất tĩnh là khoảng 68-78%.
So với nhôm nung chảy, độ bền cơ học của cacbua silic cao hơn. Ví dụ F120, cường độ nén của cacbua silic là 186KN / cm2, và cường độ nén của mài mòn corundum là 100KN / cm2.
-
Màu của cacbua silic
Cacbua silic được chia thành cacbit silic đen và cacbit silic xanh. Màu sắc của nó là do hàm lượng và loại tạp chất trong tinh thể. Cacbua silic đen có màu xanh đen nhạt, độ tinh khiết của SiC đen loại một là 98%. Cacbua silic xanh có màu xanh lục, và độ tinh khiết của SiC xanh cấp một là 99%.
-
Hệ số dẫn nhiệt và hệ số giãn nở tuyến tính của cacbua silic
Hệ số giãn nở nhiệt của cacbua silic ở các nhiệt độ khác nhau (x10-6 / ° C):
| 100-500 ° C | 100-900 ° C | 15-1000 ° C | 25-1700 ° C | 20-1000 ° C | 20-1525 ° C | 20-1000 ° C | 20-1470 ° C |
| 4.1 | 4,47 | 4,35 | 4.3 | 5.2 | 4,9 | 4.3 | 4,5 |
Có thể thấy rằng ở nhiệt độ 25-1400 ° C, hệ số giãn nở nhiệt trung bình của cacbua silic là 4,4×10-6 / ° C, trong khi hệ số giãn nở nhiệt của alumin nung chảy là 7-8×10-6 / ° C.
-
Độ dẫn điện của cacbua silic
Do có lẫn tạp chất nên cacbua silic có tính chất bán dẫn. Độ dẫn của cacbua silic tăng nhanh khi cường độ điện trường tăng lên và nó có đặc tính phi tuyến. Ngoài ra, độ dẫn điện của cacbua silic cũng thay đổi theo nhiệt độ.