化學(xué)性質(zhì)
中文名稱:碳化硅
中文同義詞:碳化硅/納米碳化硅;碳化硅結(jié)晶塊;碳化硅濺射靶,50.8MM(2.0IN)DIAX6.35MM(0.250IN)THICK,99.5%(METALSBASISEXCLUDINGB);碳化硅濺射靶,76.2MM(3.0IN)DIAX6.35MM(0.250IN)THICK,99.5%(METALSBASISEXCLUDINGB);碳化硅濺射靶,76.2MM(3.0IN)DIAX3.18MM(0.125IN)THICK,99.5%(METALSBASISEXCLUDINGB);碳化硅納米線,直徑:100-600NM,長(zhǎng)度:>100ΜM;金剛砂,耐火砂;碳化硅,600GRINDINGCOMPOUND,2OZ(57G)
英文名稱:Siliconcarbide
英文同義詞:Siliconcarbide-400Meshparticlesize,>=97.5%;carborun;siliconcarbide,400grindingcompound,2oz;siliconcarbide,600grindingcompound,2oz;siliconcarbide,needles;CARBORUNDUMBOILINGCHIPS14MESH;CARBORUNDUMBOILINGCHIPS20MESH;CARBORUNDUMBOILINGCHIPS4MESH
CAS號(hào):409-21-2
分子式:CSi
分子量:40.1
EINECS號(hào):206-991-8
物性數(shù)據(jù)
性狀：綠色至藍(lán)黑色結(jié)晶性粉末.含雜質(zhì)的碳化硅為綠色，固溶有炭和金屬氧化物雜質(zhì)呈黑色。
密度（g/mL,25/4℃）：3.25
熔點(diǎn)（oC）：2830
溶解性：溶于熔融的堿類和鐵水，不溶于水、乙醇和酸。
毒理學(xué)數(shù)據(jù)
吸入碳化硅粉塵會(huì)沉積于肺部，導(dǎo)致肺病。
生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)
其它有害作用：該物質(zhì)對(duì)環(huán)境可能有危害，對(duì)水體應(yīng)給予特別注意。
分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)
1.疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）:無
2.氫鍵供體數(shù)量:0
3.氫鍵受體數(shù)量:1
4.可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:0
5.互變異構(gòu)體數(shù)量:無
6.拓?fù)浞肿訕O性表面積0
7.重原子數(shù)量:2
8.表面電荷:0
9.復(fù)雜度:10
10.同位素原子數(shù)量:0
11.確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0
12.不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0
13.確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0
14.不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0
15.共價(jià)鍵單元數(shù)量:1
性質(zhì)與穩(wěn)定性
1.碳化硅纖維拉伸強(qiáng)度大。彈性模數(shù)大。在空氣中能耐高溫，而碳纖維只能耐400 ℃以上的溫度。耐藥品性能優(yōu)良。與金屬組成復(fù)合材料時(shí)不需表面處理，而碳纖維必須進(jìn)行表面處理。相對(duì)密度小，僅為2.55。是連續(xù)纖維，可以加工成織物，編織袋，絕緣紙、纜繩等各種形態(tài)織物。碳化硅有低的導(dǎo)電率，有良好的電波透過性。
2.比金剛石、立方氮化硼等幾種物質(zhì)稍低。碳化硅的熱導(dǎo)率很高，大約為氮化硅的2倍；其熱膨脹系數(shù)約為三氧化二鋁的一半；抗彎強(qiáng)度接近氮化硅材料，但斷裂韌性比氮化硅小。不溶于水和一般的酸。其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有化學(xué)惰性。不與氫氟酸、硝酸的混酸反應(yīng)；與熔融的堿金屬接觸會(huì)慢慢分解成碳酸鹽和硅酸鹽；加熱則與重鉻酸鉀、鉻酸鉛的混合物發(fā)生反應(yīng)。具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗高溫蠕變能力，熱壓碳化硅材料在1600℃的高溫抗彎強(qiáng)度和室溫基本相同。
3.工作人員應(yīng)作好防護(hù)。最大允許濃度10mg/m3。碳化硅極硬，莫氏硬度為13。因?yàn)樗沁叿纸膺吶廴?，?shí)際熔點(diǎn)大概在2200℃左右。高純單晶是透明的結(jié)晶。其晶體結(jié)構(gòu)是以立方晶系的β型和六方晶系或斜方晶系的α型為代表。實(shí)際上多達(dá)130種，具有多種形狀。
貯存方法
本品應(yīng)貯藏于陰涼、干燥、通風(fēng)的庫(kù)房?jī)?nèi)，不可與無機(jī)酸、堿共貯共運(yùn)。
安全信息
危險(xiǎn)運(yùn)輸編碼：暫無
危險(xiǎn)品標(biāo)志：
刺激
安全標(biāo)識(shí)：S26 S36
危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)：R36/37/38
合成方法
由砂與適量的碳放在電爐中加熱而得。
圖XIV-8 Lely電爐
A-石墨圓筒；B-絕熱區(qū)；C-石墨棒；D-石墨發(fā)熱體；E-單晶成長(zhǎng)坩堝；F-測(cè)溫用觀察縫；G-測(cè)溫窗
二氧化硅碳化還原法把平均粒徑0.01 μm的二氧化硅粉末1份（重量份，以下同）與平均粒徑0.05 μm的炭粉末2份及平均粒徑0.1 μm以下的微細(xì)結(jié)晶性β型碳化硅粉末0.0４份混合，然后放入石墨容器中，在氬氣流下（流量：2 L/min），在1600℃反應(yīng)5ｈ，再將反應(yīng)生成物在空氣中，在700 ℃加熱2ｈ，以除去殘留的炭，制得β型碳化硅粉末產(chǎn)品。其反應(yīng)式如下：
SiO2＋3CSiC＋2CO
碳化硅纖維的起始原料是沸點(diǎn)為70 ℃的液體二甲基二氯硅烷。將其與金屬鈉作用。在比鈉沸點(diǎn)高的惰性有機(jī)溶劑中，熔融狀態(tài)的鈉被分散，在其中滴下二甲基二氯硅烷，脫鹽酸反應(yīng)的同時(shí)生成聚硅烷。將聚硅烷在惰性氣氛中加熱到400 ℃以上時(shí)，發(fā)生熱轉(zhuǎn)移反應(yīng)和聚合反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物聚碳硅烷。將其熔融紡絲成纖維。得到的聚碳硅烷纖維在煅燒工序進(jìn)行高溫處理，由于空氣中的氧而發(fā)生架橋反應(yīng)，通常在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理，在溫度為1200～1500℃制得強(qiáng)度高的碳化硅纖維。
圖XIV-9 氣相反應(yīng)合成裝置
A-氫氣入口；B-氫提純裝置；C-流量計(jì)；D-恒溫浴；E-測(cè)溫用棱鏡；F-氣體出口；G-石英玻璃管；H-基材；I-高周波感應(yīng)線圈；J-基材架；K-石英玻璃管
2.在內(nèi)部具備間壁的石墨坩堝里，放置原料碳化硅。用以石墨為發(fā)熱體的Lely電爐(如圖)，將坩堝加熱至2200～2600℃，使原料SiC在坩堝低溫部分升華，即制得高純碳化硅。該法可制得較大型的α型碳化硅，缺點(diǎn)是容易包含細(xì)微炭粒。
3.利用上述以石墨作電阻的Lely電爐加熱，在石墨坩堝中使碳溶解在熔融的硅里，利用溫度差可使碳化硅單晶析出。與前法相比，可以較低的溫度(約1500℃)析出結(jié)晶，這主要適合于β型碳化硅的合成。此法雖不包裹前法那樣的炭粒，但是由于是在硅過量的情況下合成的，所以在結(jié)晶成長(zhǎng)過程中，硅溶液容易滲進(jìn)內(nèi)部，此為該法缺點(diǎn)。
4.以四氯化硅、四氯化碳及氫氣為原料，把混合氣體送到感應(yīng)加熱的供結(jié)晶生長(zhǎng)用基材上，使之反應(yīng)。與此同時(shí)，使碳化硅結(jié)晶在基材上析出。根據(jù)反應(yīng)氣的濃度比，結(jié)晶生長(zhǎng)溫度，輸送氣體的流速，結(jié)晶生長(zhǎng)用基材種類等條件的不同，其析出的結(jié)晶形狀有所改變。當(dāng)SiCl4/CCl4=1.4～1.8(摩爾比)，結(jié)晶生長(zhǎng)溫度1400～1500℃，氫氣流速120cm/min以下的場(chǎng)合，得到須狀結(jié)晶。超過這個(gè)范圍則生成粒狀結(jié)晶或在基材表面形成薄層(圖)。
圖氣相反應(yīng)合成裝置
A—?dú)錃馊肟?；B—?dú)涮峒冄b置；C—流量計(jì)；D—恒溫??；E—測(cè)溫用棱鏡；
F—?dú)怏w出口；G—石英玻璃管；H—基材；I—高周波感應(yīng)線圈；
J—基材架；K—石英玻璃管
該法的優(yōu)點(diǎn)是可在較低溫度下得到碳化硅結(jié)晶。
采用活性碳纖維法。將活性碳纖維和二氧化硅在真空中于1300℃反應(yīng)1～3h，其反應(yīng)過程是使二氧化硅在活性碳纖維細(xì)孔內(nèi)反應(yīng)，使其生成碳化硅，將碳化硅在氮?dú)庵胁⒂?600℃下進(jìn)行加熱處理，即得碳化硅纖維。
5.采用硅石還原法。將高純二氧化硅石和石油焦混合，做成10mm以下粒狀，放入間接式電阻爐中，通電10～30h，在1800～1900℃反應(yīng)，超過2000℃會(huì)使反應(yīng)生成的ＳｉＣ分解。通電完成后即反應(yīng)完全，放冷，將生成的碳化硅破碎、粉碎、水洗，得到粒狀產(chǎn)品。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
1. 硬度很大，大約是莫氏9度。磨碎以后，可作研磨粉，可制擦光紙，又可制磨輪和砥石的摩擦表面。
2.磨料。耐高溫材料。制造高純度單晶、半導(dǎo)體。用于肥皂增效劑和防止條皂油脂析出和起霜。對(duì)潤(rùn)滑油和脂肪有強(qiáng)烈的乳化作用，可用于調(diào)節(jié)緩沖皂液的ｐH值。工業(yè)用水的軟水劑。制革預(yù)鞣劑。染色助劑。油漆、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈣等工業(yè)中配制懸浮液時(shí)作分散劑。鉆井泥漿分散劑。造紙工業(yè)用作防油污劑。
3.用作樹脂、金屬等復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)纖維，亦可作電波吸收材料及耐熱材料。
4.它具有相當(dāng)好的抗高溫性能和很高強(qiáng)度。主要用于需要高溫高強(qiáng)應(yīng)用材質(zhì)的增韌場(chǎng)合。在國(guó)防和航空領(lǐng)域中用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器、高性能雷達(dá)材料和紅外線整流罩、直升機(jī)和噴氣機(jī)零件、高溫電力輔助構(gòu)件等；在電子工業(yè)中用于高性能多層集成塊封裝、多層電容器；在汽車工業(yè)用于催化劑轉(zhuǎn)化器、駕駛系統(tǒng)零部件、閥門及閥門座；在化工工業(yè)可與熱塑性、熱固化性樹脂構(gòu)成復(fù)合材料，顯著提高塑料的強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)性和耐磨耗性能等。在PEEK中添加15％的碳化硅晶須，熱傳導(dǎo)性大約提高2倍，用20％的碳化硅強(qiáng)化的聚酰亞胺的拉伸強(qiáng)度在常溫下提高約2倍， 在250℃的高溫下與常溫下未增強(qiáng)的效果相同。在環(huán)氧樹脂中添加15％的碳化硅時(shí)，磨耗量降低17％。此外，在陶瓷、環(huán)保、能源等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。
5.用作樹脂、金屬、陶瓷等復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)纖維及電波吸收材料。也用作宇宙、航天能源方面的材料。
6.高密度燒結(jié)體用原料，耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐腐蝕、耐磨材料用原料。毒性與防護(hù) 允許濃度10mg/m3。
