Qual è la differenza tra SiC verde e SiC nero?
Nel vasto campo della scienza dei materiali, il carburo di silicio (SiC), in quanto materiale non metallico ad alte prestazioni, svolge un ruolo importante in molti settori grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche. Tra queste, il carburo di silicio verde e il carburo di silicio nero sono le due principali varietà di carburo di silicio. Sebbene appartengano entrambi alla categoria di base dell’α-SiC, mostrano differenze significative nei processi di produzione, nelle proprietà fisiche e chimiche e nei campi di applicazione. Questo articolo approfondirà le differenze tra questi due tipi di carburo di silicio in modo che i lettori possano comprenderne meglio le proprietà e le applicazioni.
1. Differenze nei processi di produzione
Il processo di produzione del carburo di silicio verde è unico. Utilizza principalmente coke di petrolio e silice di alta qualità come materie prime principali, aggiunge sale come additivo e viene fuso ad alta temperatura in un forno a resistenza. Durante questo processo, l’aggiunta di sale non solo promuove il processo di cristallizzazione del carburo di silicio, ma migliora anche significativamente la purezza e la qualità di cristallizzazione del prodotto. Al contrario, la produzione di carburo di silicio nero si basa su una combinazione di sabbia di quarzo, coke di petrolio e silice di alta qualità, che viene anche fusa ad alte temperature in un forno a resistenza, ma non comporta l’aggiunta di sale. Pertanto, dal punto di vista del rapporto di materie prime e del processo, la preparazione del carburo di silicio verde è più complessa e sofisticata, il che getta anche le basi per le sue prestazioni successive.
2. Differenze nelle proprietà fisiche e chimiche
In termini di proprietà fisiche e chimiche, sia il carburo di silicio verde che il carburo di silicio nero presentano una durezza e una resistenza meccanica estremamente elevate. La loro durezza è tra il corindone e il diamante, superando di gran lunga quella dei normali materiali metallici. Tuttavia, la purezza cristallina del carburo di silicio verde è più elevata, il che gli conferisce un vantaggio in alcune proprietà. Ad esempio, la resistenza alla trazione e la resistenza alla compressione del carburo di silicio verde sono molto elevate, anche diverse volte superiori all’acciaio ad alta resistenza, mostrando eccellenti proprietà meccaniche. Allo stesso tempo, il carburo di silicio verde ha anche un’eccellente resistenza alle alte temperature, il suo punto di fusione è alto quanto oltre 2700°C e può comunque mantenere proprietà fisiche e chimiche stabili in ambienti ad alta temperatura. Inoltre, il carburo di silicio verde ha anche un’eccellente stabilità chimica e può resistere all’erosione di una varietà di acidi forti, alcali forti e solventi organici, il che gli conferisce ampie prospettive di applicazione nell’industria chimica, elettronica, medica e altri campi.
Al contrario, sebbene il carburo di silicio nero abbia anche le caratteristiche di elevata durezza, elevata resistenza e elevata resistenza all’usura, la sua tenacità è leggermente superiore a quella del carburo di silicio verde, il che in una certa misura influisce sulla sua autoaffilatura durante la lavorazione. Tuttavia, il carburo di silicio nero ha una densità moderata (circa 3,15-3,21 g/cm³), un’elevata conduttività termica e una buona resistenza all’ossidazione e alle radiazioni. Queste caratteristiche lo rendono ampiamente utilizzato in forni di allumina, griglie e ceramiche refrattarie. È ampiamente utilizzato in ambienti ad alta temperatura e alta ossidazione.
3. Differenze nei campi di applicazione
A causa delle differenze nelle proprietà fisiche e chimiche, il carburo di silicio verde e il carburo di silicio nero hanno anche diversi campi di applicazione. Il carburo di silicio verde è ampiamente utilizzato per la rettifica di precisione e il taglio di fili di cristallo di carburo cementato, vetro di quarzo, vetro ottico e altri materiali grazie alla sua elevata purezza, elevata durezza ed eccellenti proprietà meccaniche. Soprattutto nel campo della lavorazione dei materiali semiconduttori, la polvere di carburo di silicio verde è un’importante materia prima per la produzione di wafer di taglio in silicio monocristallino e policristallino. La sua granulometria e purezza influenzano direttamente la qualità e l’efficienza del taglio. Inoltre, il carburo di silicio verde è utilizzato in ambienti ad alta temperatura e altamente corrosivi come motori aerospaziali, turbine a gas e apparecchiature chimiche per la sua buona resistenza alle alte temperature e stabilità chimica.
Il carburo di silicio nero, per la sua elevata tenacità e buona resistenza all’usura, si comporta bene nella rettifica di leghe, ceramiche, marmo, giada e altri materiali. Allo stesso tempo, il carburo di silicio nero è anche utilizzato per realizzare utensili e parti ad alta durezza e resistenti all’usura, come abrasivi, mole, dischi da taglio, ecc. Nel campo della ceramica, il carburo di silicio nero può essere combinato con altri materiali ceramici per preparare materiali ceramici compositi ad alte prestazioni per soddisfare specifiche esigenze ingegneristiche. Inoltre, il carburo di silicio nero è anche ampiamente utilizzato nei materiali refrattari, nell’industria aerospaziale, nella produzione automobilistica e in altri campi.
4. Prezzi e tendenze di mercato
I prezzi del carburo di silicio verde e del carburo di silicio nero sono influenzati da molti fattori come la domanda di mercato, l’origine, la qualità, ecc. e i prezzi fluttuano notevolmente. In generale, poiché il processo di produzione del carburo di silicio verde è più complesso e le prestazioni del prodotto sono migliori, il suo prezzo è relativamente alto. Tuttavia, con il continuo progresso della tecnologia e la riduzione dei costi di produzione, anche la competitività di mercato del carburo di silicio verde è in aumento. Allo stesso tempo, poiché la domanda globale di materiali ad alte prestazioni continua a crescere, le prospettive di mercato per il carburo di silicio verde e il carburo di silicio nero sono molto ampie.
5. Conclusione
In sintesi, il carburo di silicio verde e il carburo di silicio nero, come le due principali varietà di carburo di silicio, presentano differenze significative nei processi di produzione, nelle proprietà fisiche e chimiche e nei campi di applicazione. Il carburo di silicio verde occupa una posizione importante nella lavorazione dei materiali semiconduttori, nelle apparecchiature ad alta temperatura e in altri campi grazie alla sua elevata purezza, elevata durezza ed eccellenti proprietà meccaniche; mentre il carburo di silicio nero svolge un ruolo importante in leghe, ceramiche e altri materiali grazie alla sua elevata tenacità e resistenza all’usura. Svolge un ruolo importante nella macinazione. In futuro, con il continuo progresso della scienza e della tecnologia e la continua espansione dei campi di applicazione, le proprietà del carburo di silicio verde e del carburo di silicio nero saranno maggiormente esplorate e applicate, contribuendo maggiormente allo sviluppo della scienza dei materiali.