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碳化硅 | 409-21-2

中文名称: 碳化硅
英文名称: Siliconcarbide
CAS No.: 409-21-2
分子式: CSi
分子量: 40.1
详细信息


中文同义词:碳化硅/纳米碳化硅;碳化硅结晶块;碳化硅溅射靶,50.8MM(2.0IN)DIAX6.35MM(0.250IN)THICK,99.5%(metaLSBASISEXCLUDINGB);碳化硅溅射靶,76.2MM(3.0IN)DIAX6.35MM(0.250IN)THICK,99.5%(metaLSBASISEXCLUDINGB);碳化硅溅射靶,76.2MM(3.0IN)DIAX3.18MM(0.125IN)THICK,99.5%(metaLSBASISEXCLUDINGB);碳化硅纳米线,直径:100-600NM,长度:>100ΜM;金刚砂,耐火砂;碳化硅,600GRINDINGCOMPOUND,2OZ(57G)
英文同义词:Siliconcarbide-400Meshparticlesize,>=97.5%;carborun;siliconcarbide,400grindingcompound,2oz;siliconcarbide,600grindingcompound,2oz;

siliconcarbide,needles;CARBORUNDUMBOILINGCHIPS14MESH;CARBORUNDUMBOILINGCHIPS20MESH;

CARBORUNDUMBOILINGCHIPS4MESH
EINECS号:206-991-8

物性数据
性状:绿色至蓝黑色结晶性粉末.含杂质的碳化硅为绿色,固溶有炭和金属氧化物杂质呈黑色。

密度(g/mL,25/4℃):3.25

熔点(ºC):2830

溶解性:溶于熔融的碱类和铁水,不溶于水、乙醇和酸。

毒理学数据
 吸入碳化硅粉尘会沉积于肺部,导致肺病。

生态学数据
其它有害作用:该物质对环境可能有危害,对水体应给予特别注意。

计算化学数据
1.疏水参数计算参考值(XlogP):无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:1

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积0

7.重原子数量:2

8.表面电荷:0

9.复杂度:10

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

性质与稳定性
1.碳化硅纤维拉伸强度大。弹性模数大。在空气中能耐高温,而碳纤维只能耐400 ℃以上的温度。耐药品性能优良。与金属组成复合材料时不需表面处理,而碳纤维必须进行表面处理。相对密度小,仅为2.55。是连续纤维,可以加工成织物,编织袋,绝缘纸、缆绳等各种形态织物。碳化硅有低的导电率,有良好的电波透过性。
2.比金刚石、立方氮化硼等几种物质稍低。碳化硅的热导率很高,大约为氮化硅的2倍;其热膨胀系数约为三氧化二铝的一半;抗弯强度接近氮化硅材料,但断裂韧性比氮化硅小。不溶于水和一般的酸。其化学稳定性好,具有化学惰性。不与氢氟酸、硝酸的混酸反应;与熔融的碱金属接触会慢慢分解成碳酸盐和硅酸盐;加热则与重铬酸钾、铬酸铅的混合物发生反应。具有优异的高温强度和抗高温蠕变能力,热压碳化硅材料在1600℃的高温抗弯强度和室温基本相同。

3.工作人员应作好防护。最大允许浓度10mg/m3。碳化硅极硬,莫氏硬度为13。因为它是边分解边熔融,实际熔点大概在2200℃左右。高纯单晶是透明的结晶。其晶体结构是以立方晶系的β型和六方晶系或斜方晶系的α型为代表。实际上多达130种,具有多种形状。

贮存方法
本品应贮藏于阴凉、干燥、通风的库房内,不可与无机酸、碱共贮共运。 


安全信息

危险运输编码:暂无

危险品标志:刺激

安全标识:S26 S36

危险标识:R36/37/38 

合成方法

由砂与适量的碳放在电炉中加热而得。

二氧化硅碳化还原法把平均粒径0.01 μm的二氧化硅粉末1份(重量份,以下同)与平均粒径0.05 μm的炭粉末2份及平均粒径0.1 μm以下的微细结晶性β型碳化硅粉末0.04份混合,然后放入石墨容器中,在氩气流下(流量:2 L/min),在1600℃反应5h,再将反应生成物在空气中,在700 ℃加热2h,以除去残留的炭,制得β型碳化硅粉末产品。其反应式如下:
SiO2+3CSiC+2CO

碳化硅纤维的起始原料是沸点为70 ℃的液体二甲基二氯硅烷。将其与金属钠作用。在比钠沸点高的惰性有机溶剂中,熔融状态的钠被分散,在其中滴下二甲基二氯硅烷,脱盐酸反应的同时生成聚硅烷。将聚硅烷在惰性气氛中加热到400 ℃以上时,发生热转移反应和聚合反应,生成中间产物聚碳硅烷。将其熔融纺丝成纤维。得到的聚碳硅烷纤维在煅烧工序进行高温处理,由于空气中的氧而发生架桥反应,通常在氮气氛中进行热处理,在温度为1200~1500℃制得强度高的碳化硅纤维。

 2.在内部具备间壁的石墨坩埚里,放置原料碳化硅。用以石墨为发热体的Lely电炉(如图),将坩埚加热至2200~2600℃,使原料SiC在坩埚低温部分升华,即制得高纯碳化硅。该法可制得较大型的α型碳化硅,缺点是容易包含细微炭粒。

3.利用上述以石墨作电阻的Lely电炉加热,在石墨坩埚中使碳溶解在熔融的硅里,利用温度差可使碳化硅单晶析出。与前法相比,可以较低的温度(约1500℃)析出结晶,这主要适合于β型碳化硅的合成。此法虽不包裹前法那样的炭粒,但是由于是在硅过量的情况下合成的,所以在结晶成长过程中,硅溶液容易渗进内部,此为该法缺点。

4.以四氯化硅、四氯化碳及氢气为原料,把混合气体送到感应加热的供结晶生长用基材上,使之反应。与此同时,使碳化硅结晶在基材上析出。根据反应气的浓度比,结晶生长温度,输送气体的流速,结晶生长用基材种类等条件的不同,其析出的结晶形状有所改变。当SiCl4/CCl4=1.4~1.8(摩尔比),结晶生长温度1400~1500℃,氢气流速120cm/min以下的场合,得到须状结晶。超过这个范围则生成粒状结晶或在基材表面形成薄层。

该法的优点是可在较低温度下得到碳化硅结晶。

采用活性碳纤维法。将活性碳纤维和二氧化硅在真空中于1300℃反应1~3h,其反应过程是使二氧化硅在活性碳纤维细孔内反应,使其生成碳化硅,将碳化硅在氮气中并于1600℃下进行加热处理,即得碳化硅纤维。

5.采用硅石还原法。将高纯二氧化硅石和石油焦混合,做成10mm以下粒状,放入间接式电阻炉中,通电10~30h,在1800~1900℃反应,超过2000℃会使反应生成的SiC分解。通电完成后即反应完全,放冷,将生成的碳化硅破碎、粉碎、水洗,得到粒状产品。 

用途

1.    硬度很大,大约是莫氏9度。磨碎以后,可作研磨粉,可制擦光纸,又可制磨轮和砥石的摩擦表面。

2.磨料。耐高温材料。制造高纯度单晶、半导体。用于肥皂增效剂和防止条皂油脂析出和起霜。对润滑油和脂肪有强烈的乳化作用,可用于调节缓冲皂液的pH值。工业用水的软水剂。制革预鞣剂。染色助剂。油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业中配制悬浮液时作分散剂。钻井泥浆分散剂。造纸工业用作防油污剂。

3.用作树脂、金属等复合材料的补强纤维,亦可作电波吸收材料及耐热材料。

4.它具有相当好的抗高温性能和很高强度。主要用于需要高温高强应用材质的增韧场合。在国防和航空领域中用于发动机燃烧器、高性能雷达材料和红外线整流罩、直升机和喷气机零件、高温电力辅助构件等;在电子工业中用于高性能多层集成块封装、多层电容器;在汽车工业用于催化剂转化器、驾驶系统零部件、阀门及阀门座;在化工工业可与热塑性、热固化性树脂构成复合材料,显著提高塑料的强度、热传导性和耐磨耗性能等。在PEEK中添加15%的碳化硅晶须,热传导性大约提高2倍,用20%的碳化硅强化的聚酰亚胺的拉伸强度在常温下提高约2倍,   在250℃的高温下与常温下未增强的效果相同。在环氧树脂中添加15%的碳化硅时,磨耗量降低17%。此外,在陶瓷、环保、能源等领域也有广泛的应用。
5.用作树脂、金属、陶瓷等复合材料的补强纤维及电波吸收材料。也用作宇宙、航天能源方面的材料。

6.高密度烧结体用原料,耐高温结构材料、耐腐蚀、耐磨材料用原料。毒性与防护 允许浓度10mg/m3。

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