β-SiC 立方碳化硅 | 微粉 晶须 制品
Beta Silicon Carbide is a synthetic SiC with a cubic structure, like diamond, which gives it superior physical and chemical properties. Its Mohs hardness is second only to diamond’s 10 on Mohs scale. In addition to high hardness, β-SiC has good chemical stability, high thermal conductivity, low thermal coefficient of thermal expansion, wide band gap, high electro drift velocity, high electronic mobility, and special temperature resistant characteristics. Therefore, it has superior abrasion resistance, high temperature resistance, thermal shock resistance, radiation resistance, and semi-conductive properties.
β-SiC is used in applications such as electronics, information technology, precision machining, military and aerospace, high-grade refractories, special ceramic materials, high-grade grinding materials, and reinforcing materials.
立方碳化硅即β-SiC,是一种人工合成的高性能材料(自然界中只有极少量高纯立方碳化硅存在)。之所以称其为“立方”,是因为其结构属于立方晶系(金刚石晶型)。这一结构也决定了其自身优越的各项物理及化学性能。β-SiC的莫氏硬度区间为9.5至9.75,与自然界中莫氏硬度最高的金刚石(莫氏硬度为10)接近,是仅次于金刚石的最硬的高性能材料之一。
β-SiC拥有优良的化学稳定性、高热导率、高硬度、低热胀系数、宽能带隙、高电子漂移速度、高电子迁移率、特殊电阻温度等特性,具备抗磨、耐高温、耐热震、耐腐蚀、耐辐射、强半导电性等优良性能。因此,β-SiC可广泛应用于光学仪器制造、电子元器件生产、超精密研磨、金属制品高精度加工、高级耐火材料生产、结构陶瓷材料制备、高级SiC制品制备、以及军工材料镀层、涂层等众多领域。
过去,β-SiC在全球仅有极少数发达国家有能力制备。他们的制备技术长期以来对我国实行严格封锁。从现有资料研判可知,目前世界范围内有技术能力工业化生产β-SiC的企业有且只有美国某公司和我公司两家。但是,美国这间公司与我公司的β-SiC生产技术和原材料使用截然不同。美国公司利用某些极其昂贵的原料,采用激光技术和等离子技术生产β-SiC。其产品为纳米级别,微粒极细,纯度差异大。单批产能仅为几公斤到几十公斤。由于原料昂贵、制备方式复杂,无法实现成规模批量化生产,其市场售价每吨达90万美元以上。目前国内尚未知有企业应用此产品。
我公司β-SiC是采用自主发明的无限微热源技术,使用自研发的特制原料生产。最终微粉类产品为微米至亚微米级别,纳米微粒较少,微粒精细,纯度高,密度大,单批产能出色(2~吨)。基于领先的生产技术及生产原料的优化,我公司β-SiC售价约为每吨50~80万元人民币(产品价格受粒度分布和纯度等指标影响)。实际上,目前在全球范围内真正实现β-SiC产品高结晶、高纯度、大产量的只有我司一家企业。
1 金属研磨抛光行业
以β-SiC为基础原料生产的超精磨具已开始大规模应用于机械制造、材料加工等领域。其材料性能远强于绿碳化硅、氧化铝(刚玉)、氧化锆、碳化硼等传统材料。另外,β-SiC制成各种磨料磨具在保持高水准削磨效果的前提下可以大大延长磨料磨具的使用寿命,从而能帮助生产企业大幅降低磨料磨具更换次数,减少劳动强度、提高生产效率。目前,β-SiC基料的磨料磨具在研磨抛光相关行业已经取得了优异的市场反馈,得到了所有采用企业的一致认可。
2 研磨液市场
β-SiC研磨液主要是以液体加磨料的形式进入终端研磨领域的。其主要用于硅片、玻璃、不锈钢等产品的研磨抛光。这类产品主要是用来替换金刚石微粉。在莫氏硬度低于9的产品加工方面,β-SiC研磨液和金刚石研磨液可以达到同等的加工效果,但β-SiC粉体的价格却只有金刚石微粉的几分之一。
3 精细研磨抛光市场
与相同粒度的其它磨料相比,β-SiC的加工效率及性价比最高。在代替金刚石等磨料加工铜、铝、钨铁、不锈钢、铸铁、太阳能电池板、硅片、宝石、玉石、电子电工产品等方面,β-SiC具有更优秀的性价比。
4 高级陶瓷和耐火制品的精细化工原料
β-SiC可作为无压烧结陶瓷、反应烧结陶瓷、重结晶陶瓷和热压烧结陶瓷的生产原料或添加剂,在生产各类横梁、辊棒、棚板、密封件、耐磨耐腐蚀件、刀具、急冷风管、喷火嘴、喷砂嘴、导热管、匣钵、坩埚、测温管、热电偶保护管、防弹盔甲、防弹衣、盔甲乃至异型结构件等所有领域均有着以往α-SiC微粉所不可替代的优势。其无压烧结产品密度可轻易达到3.15g/m³。
5 机械密封
β-SiC是一种高性能的密封面材料。其在汽车、机车、船舶、军工设备、航空、航天领域均可应用,可以确保在设备寿命期内可靠耐用不泄漏。相关产品密度一般可达3.1~3.16g/cm³。
6 国防军工
用β-SiC微粉和晶须新材料制作的各类装甲、防弹板、防弹衣均具有极其优秀的硬度、抗压性和弹性模量。其制品有着卓越的弹道阻隔能力用以抵挡弹头弹片等高动能打击。坦克轴承、发动机燃烧器等也可利用β-SiC特性增进机械性能。β-SiC还可作为战斗机、轰炸机、航母、潜艇等军事装备的高性能雷达天线材料和红外线整流罩材料等。作为出色的吸波材料,β-SiC微粉和晶须也有极大的潜力应用于我国隐形战斗机机身涂层材料(美国B-2、F-117等隐形轰炸机的吸波涂层均使用高纯度β-SiC为原料)。
7 航空航天
β-SiC微粉和晶须具备优秀的抗腐蚀性、高热导率和超高强度使其拥有其它材料无法匹敌的物理性能,可使用在航天器燃烧器电池、燃烧系统、阀门、高温电力辅助构件、封盖、骨架、保温系统等方面。
8 化工环保
在化工环保领域,β-SiC可广泛适用于各类喷嘴、促发器、点火器、辐射管、燃烧器、同流加热器、汽油重整裂化器、耐火物、阀门、过滤器、洗涤器、废水处理系统等方面。
9 电子工业
β-SiC微粉产品因自身优良的电学性能和热学性能使其在高温、高频、大功率半导体器件、紫外探测器、短波长发光二极管、高温及抗辐射数字集成电路等方面成为极具吸引力的原材料。作为SiC单晶、SiC靶材料的高级原料等更有广阔的应用前景。β-SiC作为电子封装材料也已受到众多高科技工作者的青睐。