2400℃碳化硅燒結爐|2600℃碳化硅真空燒結爐艾奇遜爐
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碳化硅燒結爐又稱艾奇遜爐,電阻式碳化硅燒結爐專門適應碳化硅無壓(常壓)燒結的自動化生產設備。該設備采用恒溫場化設計,它具有脫除成型劑—真空燒結—無壓燒結等工藝在爐內一次進行的功能,爐內可適應多種氣氛,適合碳化硅、氮化硅的生產。且工藝編制簡單、爐內壓力、真空度及氣氛均得到有效的精度控制.爐內溫場均勻,燒結室設計合理,是既能無壓燒結又能低真空燒結先進的超高溫燒結設備.
碳化硅燒結爐用途:
碳化硅燒結爐主要用于碳化硅、陶瓷、硬質合金、粉末冶金、鎢 、鉬、 鋁鎳鈷永磁、Smco5、Sm2co17以及鋁鐵棚、鈦合金等合金材料的真空、氣氛燒結.
碳化硅燒結爐主要技術參數:?
電爐名稱:碳化硅燒結爐 Silicon carbide sintering furnace額定溫度:2380℃?
常用溫度:2280℃?
高溫區容積:200/mm×300-4000mm;或者方形?
加熱方式:石墨管鼠籠式結構?
控溫精度:±1℃
溫控方式: WRe5/26熱電偶(0/1700℃)+RATEK雙比色紅外測溫儀(1000-3200℃)?
功率調節方式:可控硅移相調節?
冷卻方式:內循環冷卻?
冷卻水溫度:<35℃?
高精度熱電偶分區測溫,保證測溫精度;
采用日本島電數顯化智能控溫系統,全自動高精度完成測溫控溫過程,系統可按給定升溫曲線升溫,并可貯存四條共32段不同的工藝加熱曲線;?
設備具有測量記錄功能,可記錄萬次數據,數據可通過歷史曲線查詢;?
采用臺灣電力調整器,非常完善的可控硅超載、短路和和過壓保護;
整機多通道數據采集,并于人機界面顯示與操作,整機運行參數一目了然,易于操作;
爐體:雙層水冷結構,可抽負壓真空;具有真空管道界面,增加真空破壞閥,充氣孔;
溫度均勻:石墨棒組合加熱方式,溫度均勻性好;
操作方便:爐體采用臥式,前后雙門,裝料卸料方便,操作簡單。
碳化硅燒結爐常規規格:
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產品型號規格 |
SGM.GWSJ-Φ40X120 |
SGM.GWSJ-Φ50X140 |
SGM.GWSJ-Φ55X160 |
SGM.GWSJ-Φ70X200 |
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容積(L) |
150 |
274 |
452 |
769 |
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額定溫度(℃) |
2280 |
2280 |
2280 |
2280 |
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極限溫度(℃) |
2380 |
2380 |
2380 |
2380 |
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有效加熱區(mm) |
Φ400X1200 |
Φ500X1400 |
Φ550X1600 |
Φ700X |
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功率(KW) |
180 |
250 |
300 |
500 |
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控溫方式 |
采用日本島電溫控器 |
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加熱方式 |
電阻加熱 |
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真空系統 |
滑閥真空泵+羅茨真空泵(真空度要求高加配油擴散泵) |
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燒結氣氛 |
N2、Ar等氣體 |
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額定電源電壓(V) |
380 |
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額定加熱電壓(V) |
根據設計確定,配置爐前變壓器 |
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真空極限度(Pa) |
40(真空冷態) |
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碳化硅介紹:
金剛砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中,碳化硅為應用設計廣泛、設計經濟的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。 目前中國工業生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
碳化硅是由人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時,在實驗室偶然發現的一種碳化物,當時誤認為是金剛石的混合體,故取名金剛砂,1893年艾奇遜研究出來了工業冶煉碳化硅的方法,也就是大家常說的艾奇遜爐,一直沿用至今,以碳質材料為爐芯體的電阻爐,通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。
碳化硅理化性質
物質特性
碳化硅由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次于世界上設計硬的金剛石(10級),具有良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。
碳化硅至少有70種結晶型態。α-碳化硅為設計常見的一種同質異晶物,在高于 °C高溫下形成,具有六角晶系結晶構造(似纖維鋅礦)。β-碳化硅,立方晶系結構,與鉆石相似,則在低于 °C生成,結構如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔體的應用上,因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目,而另一種碳化硅,μ-碳化硅設計為穩定,且碰撞時有較為悅耳的聲音,但直至今日,這兩種型態尚未有商業上之應用。
因其3.2g/cm3的比重及較高的升華溫度(約2700 °C),碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下,它都不會熔化,且具有相當低的化學活性。由于其高熱導性、高崩潰電場強度及高額定電流密度,在半導體高功率元件的應用上,不少人試著用它來取代硅[1]。此外,它與微波輻射有很強的耦合作用,并其所有之高升華點,使其可實際應用于加熱金屬。
純碳化硅為無色,而工業生產之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化硅保護層所致。 [5] 錨點錨點錨點錨點錨點錨點錨點
物質結構
純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅因所含雜質的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。 [3]? 碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發現70余種。β-SiC于2100℃以上時轉變為α-SiC。碳化硅的工業制法是用質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化硅塊,經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。
碳化硅生產
由于天然含量甚少,碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合,利用其中的二氧化硅和石油焦,加入食鹽和木屑,置入電爐中,加熱到°C左右高溫,經過各種化學工藝流程后得到碳化硅微粉。
碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料,但其應用范圍卻超過一般的磨料。例如,它所具有的耐高溫性、導熱性而成為隧道窯或梭式窯的選窯具材料之一,它所具有的導電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品先要制備SiC冶煉塊[或稱:SiC顆粒料,因含有C且超硬,因此SiC顆粒料曾被稱為:金剛砂。但要注意:它與天然金剛砂(也稱:石榴子石)的成分不同。在工業生產中,SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料,輔助回收料、乏料,經過粉磨等工序調配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調節爐料的透氣性需要加入適量的木屑,制備綠碳化硅時還要添加適量食鹽)經高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設備是專用的碳化硅電爐,其結構由爐底、內面鑲有電極的端墻、可卸式側墻、爐心體(全稱為:電爐中心的通電加熱體,一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心,一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱:埋粉燒成。它一通電即為加熱開始,爐心體溫度約℃,甚至更高(~2700℃),爐料達到1450℃時開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時形成),且放出co。然而,≥℃時SiC會分解,但分解出的si又會與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器,但生產時只對單一電爐供電,以便根據電負荷特性調節電壓來基本上保持恒功率,大功率電爐要加熱約24 h,停電后生成SiC的反應基本結束,再經過一段時間的冷卻就可以拆除側墻,然后逐步取出爐料。
高溫煅燒后的爐料從外到內分別是:未反應料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應料,主要成分是C與SiO。)、粘結物層(是粘結很緊的物料層,主要成分是C、SiO2、40%~60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%~90%SiC,而且是立方SiC即β-sic,其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級品SiC層(主要成分是90%~95%SiC,該層已生成六方SiC即口一SiC,但結晶體較小、很脆弱,不能作為磨料)、一級品SiC層(SiC含量<96%,而且是六方SiC即口一SiC的粗大結晶體)、爐芯體石墨。在上述各層料中,通常將未反應料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集,將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結物一起收集為回爐料,而一些粘結很緊、塊度大、雜質多的粘結物則拋棄之。而一級品則經過分級、粗碎、細碎、化學處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經過水選過程;要做成碳化硅制品還要經過成型與結燒的過程。
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碳化硅應用范圍
碳化硅主要有四大應用領域,即:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應,不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。??
⑴作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
⑵作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
⑶高純度的單晶,可用于制造半導體、制造碳化硅纖維。
主要用途:用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。
用于半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。
磨料磨具
主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。??
化工
可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑,可用做制造四氯化硅的原料,是硅樹脂工業的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑,取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧,和原工藝相比各項理化性能更加穩定,脫氧效果好,使脫氧時間縮短,節約能源,提高煉鋼效率,提高鋼的質量,降低原輔材料消耗,減少環境污染,改善勞動條件,提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。??
“三耐”材料
利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性,碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。
另一方面可用于有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等;用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料;還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外,碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的不錯材料之一。??
有色金屬
利用碳化硅具有耐高溫,強度大,導熱性能良好,抗沖擊,作高溫間接加熱材料,如堅罐蒸餾爐,精餾爐塔盤,鋁電解槽,銅熔化爐內襯,鋅粉爐用弧型板,熱電偶保護管等。??
鋼鐵
利用碳化硅的耐腐蝕,抗熱沖擊耐磨損,導熱好的特點,用于大型高爐內襯提高了使用壽命。??
冶金選礦
碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器、礦斗內襯的不錯材料,其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5-/20倍&def也是航空飛行跑道的不錯材料之一。??
建材陶瓷砂輪工業
利用其導熱系數、熱輻射、高熱強度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產品質量,縮短了生產周期,是陶瓷釉面烘烤燒結不錯的間接材料。??
節能
利用良好的導熱和熱穩定性,作熱交換器,燃耗減少20%,節約燃料35%,使生產率提高20-30%,特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍。
磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。??
珠寶
合成碳化硅(Synthetic Moissanite)又名合成莫桑石、合成碳硅石(化學成分SiC),色散0.104比鉆石(0.044)大,折射率2.65-2.69(鉆石2.42),具有與鉆石相同的金剛光澤,“火彩”更強,比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由北卡羅來那州的C3公司制造生產的,已擁有世界各國生產合成碳化硅的技術,正在向全世界推廣應用。


















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