معرفی محصول و کاربرد کاربید سیلیکون سیاه
کاربید سیلیکون سیاه(به اختصار کاربید سیلیکون سیاه) یک ماده غیرفلزی مصنوعی است که از ماسه کوارتز و کک نفتی به عنوان مواد اولیه اصلی ساخته شده و در دمای بالا در کوره مقاومتی ذوب می‌شود. ظاهری به رنگ خاکستری-سیاه یا سیاه تیره، سختی بسیار بالا، رسانایی حرارتی خوب و پایداری شیمیایی دارد. این یک ماده اولیه صنعتی عالی است و به طور گسترده در ساینده‌ها، مواد نسوز، متالورژی، سرامیک، الکترونیک و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Ⅰ. ویژگی‌های عملکردی کاربید سیلیکون سیاه
سختی موهسکاربید سیلیکون سیاهاین ماده تا 9.2 مقاومت به سایش و ضربه بسیار بالایی دارد و پس از الماس و نیترید بور مکعبی در رتبه دوم قرار می‌گیرد. نقطه ذوب آن حدود 2700 درجه سانتیگراد است و می‌تواند پایداری ساختاری خود را در محیط‌های با دمای بالا حفظ کند و به راحتی تجزیه یا تغییر شکل نمی‌دهد. علاوه بر این، رسانایی حرارتی خوبی دارد و ضریب انبساط حرارتی آن کم است و همچنان در شرایط دما و فشار بالا، پایداری شوک حرارتی عالی از خود نشان می‌دهد.
از نظر خواص شیمیایی، کاربید سیلیکون سیاه مقاومت خوبی در برابر خوردگی در برابر اسیدها و قلیاها دارد و به ویژه برای استفاده صنعتی در محیط‌های خشن مناسب است. رسانایی بالای آن نیز آن را به ماده‌ای جایگزین برای برخی از مواد گرمایش الکتریکی و میدان‌های نیمه‌هادی تبدیل می‌کند.
Ⅱ. فرم‌ها و مشخصات اصلی محصول
کاربید سیلیکون سیاه را می‌توان با توجه به اندازه ذرات و کاربردهای مختلف به اشکال مختلفی تولید کرد:
مواد بلوکی: بلورهای بزرگ پس از ذوب، که اغلب برای فرآوری مجدد یا به عنوان افزودنی‌های متالورژیکی استفاده می‌شوند.
ماسه دانه‌ای (ماسه F/ماسه P): برای ساخت چرخ‌های سنگ‌زنی، ساینده‌های سندبلاست، کاغذ سنباده و غیره استفاده می‌شود.
پودر میکرو (سری W، D): برای سنگ زنی فوق دقیق، پرداخت، تف جوشی سرامیک و غیره استفاده می‌شود.
پودر میکرو در سطح نانو: برای سرامیک‌های الکترونیکی پیشرفته، مواد کامپوزیت رسانای حرارتی و غیره استفاده می‌شود.
اندازه ذرات از F16 تا F1200 متغیر است و اندازه ذرات پودر میکرو می‌تواند به سطح نانومتر برسد که می‌تواند با توجه به نیازهای فنی زمینه‌های کاربردی مختلف سفارشی‌سازی شود.
Ⅲ. زمینه‌های اصلی کاربرد کاربید سیلیکون سیاه
1. ابزارهای ساینده و سنگ زنی
ساینده‌ها سنتی‌ترین و پرکاربردترین حوزه‌های کاربرد کاربید سیلیکون سیاه هستند. با بهره‌گیری از سختی بالا و خواص خود تیزشوندگی، کاربید سیلیکون سیاه می‌تواند برای تولید محصولات ساینده مختلف مانند چرخ‌های سنگ‌زنی، دیسک‌های برش، کاغذ سنباده، سرهای سنگ‌زنی، خمیرهای سنگ‌زنی و غیره استفاده شود که برای سنگ‌زنی و پردازش موادی مانند چدن، فولاد، فلزات غیرآهنی، سرامیک، شیشه، کوارتز و محصولات سیمانی مناسب هستند.
مزایای آن سرعت سنگ زنی سریع، عدم گرفتگی آسان و راندمان بالای پردازش است. این ماده به طور گسترده در فرآوری فلزات، ساخت ماشین آلات، دکوراسیون ساختمان و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
2. مواد نسوز
به دلیل پایداری دمایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، کاربید سیلیکون سیاه به طور گسترده در زمینه مواد نسوز دما بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان آن را به آجرهای کاربید سیلیکون، پوشش کوره، بوته‌های ذوب، لوله‌های محافظ ترموکوپل، ابزار کوره، نازل‌ها، آجرهای لوله‌ای و غیره تبدیل کرد و به طور گسترده در صنایع دما بالا مانند متالورژی، فلزات غیر آهنی، برق، شیشه، سیمان و غیره برای افزایش عمر تجهیزات و بهبود ایمنی عملیات استفاده می‌شود.
علاوه بر این، مواد کاربید سیلیکون خواص آنتی‌اکسیدانی خوبی در اتمسفرهای اکسیدکننده با دمای بالا دارند و برای استفاده در بخش‌های کلیدی کوره‌های بلند داغ، کوره‌های بلند و سایر تجهیزات مناسب هستند.
3. صنعت متالورژی
در فرآیندهای متالورژیکی مانند فولادسازی و ریخته‌گری، کاربید سیلیکون سیاه می‌تواند به عنوان اکسیدزدا، عامل گرم‌کننده و کربن‌دهنده مجدد استفاده شود. به دلیل محتوای کربن بالا و آزادسازی سریع گرما، می‌تواند به طور مؤثر راندمان ذوب را بهبود بخشد و کیفیت فولاد مذاب را بهبود بخشد. در عین حال، می‌تواند محتوای ناخالصی را در فرآیند ذوب کاهش دهد و در تصفیه فولاد مذاب نقش داشته باشد.
برخی از کارخانه‌های فولاد همچنین نسبت مشخصی از کاربید سیلیکون را برای تنظیم ترکیب در ذوب چدن و چدن داکتیل اضافه می‌کنند تا در هزینه‌ها صرفه‌جویی کرده و عملکرد ریخته‌گری را بهبود بخشند.
4. سرامیک‌ها و مواد الکترونیکی
کاربید سیلیکون سیاه همچنین یک ماده اولیه مهم برای سرامیک‌های کاربردی است. می‌توان از آن برای تهیه سرامیک‌های ساختاری، سرامیک‌های مقاوم در برابر سایش، سرامیک‌های رسانای حرارتی و غیره استفاده کرد و چشم‌اندازهای گسترده‌ای در زمینه‌های الکترونیک، صنایع شیمیایی، ماشین‌آلات و غیره دارد. این ماده دارای رسانایی حرارتی عالی با رسانایی حرارتی تا 120 W/m·K است و اغلب در مواد رسانای حرارتی، مواد رابط حرارتی و اجزای اتلاف حرارت LED استفاده می‌شود.
علاوه بر این، کاربید سیلیکون به تدریج وارد عرصه نیمه هادی های قدرت شده و به ماده اولیه برای دستگاه های دما بالا و ولتاژ بالا تبدیل شده است. اگرچه خلوص کاربید سیلیکون سیاه کمی کمتر از کاربید سیلیکون سبز است، اما در برخی از محصولات الکترونیکی با ولتاژ متوسط و پایین نیز استفاده می شود.
۵. صنایع فتوولتائیک و انرژی‌های نو
پودر کاربید سیلیکون سیاه به طور گسترده در برش ویفرهای سیلیکونی در صنعت فتوولتائیک استفاده می‌شود. به عنوان یک ساینده در فرآیند برش سیم الماس، از مزایای سختی بالا، استحکام بالا و ... برخوردار است.برشنیرو، اتلاف کم و سطح برش صاف، که به بهبود راندمان برش و بازده ویفرهای سیلیکونی و کاهش میزان اتلاف ویفر و هزینه‌های تولید کمک می‌کند.
با توسعه مداوم فناوری‌های انرژی و مواد جدید، کاربید سیلیکون نیز برای زمینه‌های نوظهور مانند افزودنی‌های الکترود منفی باتری لیتیومی و حامل‌های غشای سرامیکی توسعه داده می‌شود.
Ⅳ. خلاصه و چشم‌انداز
کاربید سیلیکون سیاه با خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی عالی خود، نقشی غیرقابل جایگزین در بسیاری از زمینه‌های صنعتی ایفا می‌کند. با پیشرفت مداوم فناوری تولید، کنترل اندازه ذرات محصول، پالایش خلوص و گسترش مداوم زمینه‌های کاربردی، کاربید سیلیکون سیاه به سمت عملکرد و دقت بالا در حال توسعه است.
در آینده، با ظهور سریع صنایعی مانند انرژی‌های نو، سرامیک‌های الکترونیکی، صنایع پیشرفتهسنگ زنی و تولید هوشمند، کاربید سیلیکون سیاه نقش فزاینده‌ای در زمینه تولید پیشرفته ایفا خواهد کرد و به یک جزء اصلی سیستم فناوری مواد پیشرفته تبدیل خواهد شد.