В каких областях применяется черный карбид кремния?
Черный карбид кремния (SiC) — это «рабочая лошадка» среди абразивных материалов (α-SiC, > 98 % SiC, низкое содержание SiO₂/Fe). Поскольку это самый твердый искусственный минерал, за исключением алмаза (твердость по шкале Мооса 9,2–9,4, по шкале Кнупа 2480), и при этом его стоимость составляет всего несколько долларов за килограмм, он потребляется в очень больших объемах для работ, требующих дешевой и быстрой резки, где темный цвет или небольшая хрупкость не являются проблемой. Основные области применения:
1. Связанные абразивы
– Шлифовальные круги из стеклокерамики и смолы для стали, чугуна, цветных металлов и твердосплавных инструментов
– сегменты, насадки, хонинговальные бруски для коленчатых валов, шестерен, гидравлических золотников
2. Абразивные материалы с покрытием
– наждачная бумага для влажной и сухой шлифовки, абразивная ткань, шлифовальные ленты, диски, лепестковые шлифовальные круги для кузовного ремонта автомобилей, дерева, пластмасс, композитных материалов, мрамора.
3. Дробление рыхлой щебенки / пескоструйная обработка под давлением
– Пескоструйная обработка корпусов кораблей, стальных листов, камня, бетона, алюминиевых отливок (придает четкий матовый профиль якоря)
– травление стекла, надписи на памятниках, «обработка камня» джинсовой ткани (заменяет пемзу)
4. Массовая обработка / галтовка
– Вибрационные чаши для удаления заусенцев с алюминиевых отливок, латунных деталей сантехники, крепежных элементов из нержавеющей стали (резает в 2–3 раза быстрее, чем Al₂O₃)
5. Абразивная гидроабразивная резка
– Карбид кремния с размером частиц 60–120 меш – это самый дешевый твердый присадочный материал для резки стекла, резины, мрамора, где гранат слишком дорог.
6. Термостойкие добавки
– рыхлая суспензия карбида кремния (F400–F1200) до сих пор используется для нарезки мраморных блоков и некоторых кремниевых слитков для солнечных батарей (ее заменяют алмазами, но объемы производства по-прежнему превышают 30 тыс. тонн в год⁻¹).
7. Огнеупорные и металлургические материалы
– Глина для отверстий под литье, желобчатая масса, трамбовочная смесь для вагранок и литников чугунолитейных заводов (высокая теплопроводность, низкая смачиваемость железом)
– Кирпичи из карбида кремния для обрешетки печей, ретортов для дистилляции цинка, тиглей для плавки алюминия (черный карбид кремния дешевле зеленого карбида кремния для неабразивных огнеупорных материалов)
8. Изнашиваемые и трущиеся детали (нижний ценовой сегмент)
– наполнитель тормозных колодок, фрикционные накладки сцепления (обеспечивает устойчивость к перегреву и повышает μ)
– недорогие керамические износостойкие плитки для желобов, внутренние вкладыши шлангов для шлама (зернистость SiC, скрепленная эпоксидной смолой)
9. Лапидарное дело и стеклоделие
– абразив для галтовки агатов, кварца, обсидиана; для холодной обработки стекла (80–220 меш)
10. Химическая/металлургическая добавка
– В вагранку добавляют 1–3 мм SiC в качестве науглероживающего/силиконизатора и для улучшения текучести расплава
– прекурсор для процесса Ачесона по производству кремния металлургического качества (SiC + Fe → FeSi)
Вкратце, черный карбид кремния используется везде, где требуется агрессивная и недорогая резка или шлифовка металлов, камня, стекла, композитных материалов или бетона, а также в качестве дешевой, термостойкой добавки в литейных и огнеупорных системах.
