Sự khác biệt giữa SiC xanh và SiC đen là gì?
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu rộng lớn, silicon carbide (SiC), là một vật liệu phi kim loại hiệu suất cao, đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp với các tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó. Trong số đó, silicon carbide xanh và silicon carbide đen là hai loại silicon carbide chính. Mặc dù cả hai đều thuộc loại cơ bản của α-SiC, nhưng chúng có sự khác biệt đáng kể về quy trình sản xuất, tính chất vật lý và hóa học cũng như lĩnh vực ứng dụng. Bài viết này sẽ đi sâu vào sự khác biệt giữa hai loại silicon carbide này để độc giả có thể hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của chúng.
1. Sự khác biệt trong quy trình sản xuất
Quy trình sản xuất silicon carbide xanh là duy nhất. Nó chủ yếu sử dụng cốc dầu mỏ và silica chất lượng cao làm nguyên liệu chính, và thêm muối làm chất phụ gia, và được nấu chảy ở nhiệt độ cao trong lò điện trở. Trong quá trình này, việc bổ sung muối không chỉ thúc đẩy quá trình kết tinh của silicon carbide mà còn cải thiện đáng kể độ tinh khiết và chất lượng kết tinh của sản phẩm. Ngược lại, sản xuất cacbua silic đen dựa vào sự kết hợp của cát thạch anh, cốc dầu mỏ và silica chất lượng cao, cũng được nấu chảy ở nhiệt độ cao trong lò điện trở, nhưng không liên quan đến việc bổ sung muối. Do đó, xét về tỷ lệ nguyên liệu thô và quy trình, việc chế tạo cacbua silic xanh phức tạp và tinh vi hơn, điều này cũng đặt nền tảng cho hiệu suất sau này của nó.
2. Sự khác biệt về tính chất vật lý và hóa học
Về tính chất vật lý và hóa học, cả cacbua silic xanh và cacbua silic đen đều thể hiện độ cứng và độ bền cơ học cực cao. Độ cứng của chúng nằm giữa corundum và kim cương, vượt xa độ cứng của vật liệu kim loại thông thường. Tuy nhiên, độ tinh khiết tinh thể của cacbua silic xanh cao hơn, điều này mang lại cho nó một lợi thế về một số tính chất. Ví dụ, độ bền kéo và độ bền nén của cacbua silic xanh rất cao, thậm chí cao hơn nhiều lần so với thép cường độ cao, thể hiện các tính chất cơ học tuyệt vời. Đồng thời, cacbua silic xanh cũng có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, điểm nóng chảy của nó cao tới hơn 2700 ° C và nó vẫn có thể duy trì các tính chất vật lý và hóa học ổn định trong môi trường nhiệt độ cao. Ngoài ra, silic cacbua xanh còn có tính ổn định hóa học tuyệt vời và có thể chịu được sự ăn mòn của nhiều loại axit mạnh, kiềm mạnh và dung môi hữu cơ, khiến nó có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất, điện tử, y tế và các lĩnh vực khác.
Ngược lại, mặc dù cacbua silic đen cũng có các đặc tính là độ cứng cao, độ bền cao và khả năng chống mài mòn cao, nhưng độ dẻo dai của nó cao hơn một chút so với cacbua silic xanh, ở một mức độ nhất định ảnh hưởng đến khả năng tự mài của nó trong quá trình gia công. . Tuy nhiên, cacbua silic đen có mật độ vừa phải (khoảng 3,15-3,21g / cm³), độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống oxy hóa và chống bức xạ tốt. Những đặc điểm này làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong lò nung alumina, vỉ nướng và gốm chịu lửa. Nó được sử dụng rộng rãi trong môi trường nhiệt độ cao và oxy hóa cao.
3. Sự khác biệt trong lĩnh vực ứng dụng
Do sự khác biệt về tính chất vật lý và hóa học, cacbua silic xanh và cacbua silic đen cũng có các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Cacbua silic xanh được sử dụng rộng rãi để mài chính xác và cắt dây tinh thể của cacbua xi măng, thủy tinh thạch anh, thủy tinh quang học và các vật liệu khác do độ tinh khiết cao, độ cứng cao và các tính chất cơ học tuyệt vời. Đặc biệt trong lĩnh vực gia công vật liệu bán dẫn, bột cacbua silic xanh là nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất các tấm cắt silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể. Kích thước hạt và độ tinh khiết của nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả cắt. Ngoài ra, silicon carbide xanh được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao và ăn mòn cao như động cơ hàng không vũ trụ, tua bin khí và thiết bị hóa chất vì khả năng chịu nhiệt độ cao và ổn định hóa học tốt.
Silicon carbide đen, vì độ dẻo dai cao và khả năng chống mài mòn tốt, hoạt động tốt trong hợp kim nghiền, gốm sứ, đá cẩm thạch, ngọc bích và các vật liệu khác. Đồng thời, silicon carbide đen cũng được sử dụng để chế tạo các công cụ và bộ phận có độ cứng cao, chống mài mòn, chẳng hạn như chất mài mòn, đá mài, đĩa cắt, v.v. Trong lĩnh vực gốm sứ, silicon carbide đen có thể được kết hợp với các vật liệu gốm khác để tạo ra vật liệu gốm composite hiệu suất cao để đáp ứng các nhu cầu kỹ thuật cụ thể. Ngoài ra, silicon carbide đen cũng được sử dụng rộng rãi trong vật liệu chịu lửa, hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô và các lĩnh vực khác.
4. Giá cả và xu hướng thị trường
Giá của cacbua silic xanh và cacbua silic đen bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhu cầu thị trường, nguồn gốc, chất lượng, v.v. và giá cả dao động rất lớn. Nhìn chung, vì quy trình sản xuất cacbua silic xanh phức tạp hơn và hiệu suất sản phẩm tốt hơn nên giá của nó tương đối cao. Tuy nhiên, với sự tiến bộ liên tục của công nghệ và việc giảm chi phí sản xuất, khả năng cạnh tranh trên thị trường của cacbua silic xanh cũng ngày càng tăng. Đồng thời, khi nhu cầu toàn cầu về vật liệu hiệu suất cao tiếp tục tăng, triển vọng thị trường cho cacbua silic xanh và cacbua silic đen rất rộng.
5. Kết luận
Tóm lại, cacbua silic xanh và cacbua silic đen, là hai loại cacbua silic chính, có sự khác biệt đáng kể về quy trình sản xuất, tính chất vật lý và hóa học và lĩnh vực ứng dụng. Cacbua silic xanh chiếm một vị trí quan trọng trong quá trình gia công vật liệu bán dẫn, thiết bị nhiệt độ cao và các lĩnh vực khác vì độ tinh khiết cao, độ cứng cao và tính chất cơ học tuyệt vời; trong khi cacbua silic đen đóng vai trò quan trọng trong hợp kim, gốm sứ và các vật liệu khác do độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn cao. Đóng vai trò quan trọng trong quá trình nghiền. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ và sự mở rộng không ngừng của các lĩnh vực ứng dụng, các tính chất của silic cacbua xanh và silic cacbua đen sẽ được khám phá và ứng dụng nhiều hơn, đóng góp nhiều hơn vào sự phát triển của khoa học vật liệu.