Карбид кремния

Применение карборунда

Это химическое соединение является ценным сырьем для промышленности. Обладает выраженными абразивными свойствами, устойчивостью к воздействию экстремальных температур, агрессивных кислот. За счет высокого показателя твердости используется в изготовлении деталей, которые проявляют устойчивость к воздействию разрушительных факторов.

Конструкционный материал

Карбид кремния задействован в промышленном производстве. Из него изготавливают следующие детали и элементы:

• тормоза для автомобилей спортивных моделей;
• панели и плиты с высокой устойчивостью к стиранию;
• элементы для бронированной военной техники;
• шлифовальные составы для металлургической и энергетической промышленности;
• абразивные насадки для шлифовальных машин;
• линзы для высокоточного астрономического оптического оборудования.

Электроника

Карбид кремния встречается в составе сверхбыстрых диодов Шоттки, тиристорах. Химический состав обладает неоспоримыми преимуществами, если сравнивать его с кремнием и арсенидом галлия. Во-первых, карборунд характеризуется большей шириной запрещенной зоны. Электрическая прочность камня в 10 раз превышает аналогичный показатель кремния. Не теряет исходные физико-химические свойства при воздействии высоких температур. Теплопроводность в 3 раза превышает аналогичный показатель, характерный для кремния.

Сталеварение

Карбид кремния применяется как топлива, используемое в получении стали в конвертерном производстве. В сравнении с углем считается чистым химическим соединением, поэтому позволяет уменьшить количество отходов. Также применяется в коррекции температурного режима и показателей содержания углерода в стали.

Ядерная энергетика

За счет высокой устойчивости к воздействию радиации массово применяется в ядерной энергетике. Из камня изготавливают слой из триструктурально-изотопного покрытия для элементов ядерного топлива, находящегося в газоохлаждаемых реакторах. Также это ценное сырье для производства пеналов для безопасного захоронения ядерных отходов.

Карборунд также входит в состав шлифовальных паст. При смешивании технического карборунда с кремнием и глицерином получают силит. Это высококачественный материал для нагревательных элементов лабораторных электропечей. Из такой смеси также изготавливают стержни, которые затем обжигают при температуре 1700 градусов вместе с двуокисью углерода. Силитовый стержень выдерживает температуру до 1500 градусов.

Пирометрия

Это измерение температуры газа оптическим методом. Он реализуется с помощью волокон из карбида кремния. Их толщина составляет 15 микрометров. Эти волокна вводятся в зону изменения, при этом никак не воздействуя на процесс горения. Использование этого способа позволяет измерить температуру, находящуюся в диапазоне 800-2500 Кельвинов.

В ювелирном деле

Карборунд обладает неповторимым сиянием, которое сполна раскрывает цветовую гамму камня. В ювелирной промышленности получил название муассанит. Для инкрустации украшений используется бесцветный карборунд. Благодаря особым внешним характеристикам напоминает алмаз. Структура камня более сложная, чем та, которую имеет кубический диоксид циркония.

Часто муассанитом заменяют бриллианты, причем продают покупателю изделия с учетом стоимости последнего. Отличить синтетический камень от драгоценного самоцвета сможет только эксперт-геммолог, применяющий специальное оборудование и реактивы.

Как полупроводник

Обладает свойствами надежного проводника, который является качественным катализатором. Считается ценным сырьем для изготовления лазеров, мощных светодиодов. Входит в состав терморезистора и полевого транзистора.

Применение

Карбид кремния используется в качестве абразивного материала для хонингования, шлифования, пескоструйной обработки и водоструйной резки. С его помощью производят детали металлургической и химической аппаратуры, функционирующей при высоких температурах.

Кроме того, материал применяется:

• при производстве бронежилетов;
• для изготовления сверхмощных светодиодов;
• в производстве дисковых тормозов высокого качества;
• для получения нагревательных приборов;
• в ювелирном деле;
• при создании зеркальных элементов в оптических системах;
• в ядерной энергетике;
• в качестве катализатора в процессах органического синтеза;
• в строительной области.

Карборунд относится к 4-му классу опасности по степени воздействия на организм человека. При работе с ним необходимо использовать защитные средства (очки, резиновые перчатки, маску).

Из чего получают карборунд

Главная проблема при создании алмазов – длительность и сложность процесса. В природных условиях камень образуется тысячи лет под колоссальным давлением от 45000 до 60000 атмосфер и при температуре свыше 900 градусов, поэтому повторить весь процесс в точности с природным практически невозможно.

Первое документальное описание попытки синтезировать бриллианты датируется 1823 годом, когда наш соотечественник Василий Каразин в результате опытов с нагреванием и перегонкой сухой древесины получил неизвестные кристаллы.

Однако официально считается, что впервые камень, с наиболее похожими на бриллианты свойствами, открыл французский исследователь и нобелевский лауреат Анри Муассан

Однако официально считается, что впервые камень, с наиболее похожими на бриллианты свойствами, открыл французский исследователь и нобелевский лауреат Анри Муассан. В 1905 году полученный им кристалл карбида кремния, в честь создателя, начал именоваться муассанит. Карбид кремния встречается в природе и за свое космическое происхождение часто именуется звездной пылью, но его естественный размер очень мал и имеет специфическую окраску.

Не оставляя желание создать идеальные бриллианты в лабораторных условиях ученые научились синтезировать более крупные и чистые камни. Искусственно выращенный муассанит нередко называется карбокорунд.

Большой вклад в создание искусственных бриллиантов внесли российские и советские ученые. Основную массу синтетических камней производят по разработанным ими технологиям. Сегодня муассанит получают нескольким способами, однако наиболее чистые и качественные кристаллы карбокорунда рождаются путем многочасового нагревания при температуре 2 400 ºС кристаллического карбида кремния с участием металлического катализатора (железа).

В промышленных масштабах искусственные алмазы, имеющие крупнозернистую структуру, начали производить с середины прошлого века.

Кроме описанного выше термобарического метода, при их создании используется способ осаждения кристаллов из плазмы газообразного углерода под воздействием электрической дуги и редкая детонационная технология, использующая энергию взрывной волны.

Для выращивания бриллиантов в лабораторных условиях используют вещества с высокой концентрацией углерода: очищенную сажу или уголь, графит и т.д. В зависимости от того каким образом был получены такие бриллианты, существует деление на НРНТ-и CVD-алмазы.

Карборунд: внешний вид и свойства

Будучи синтетическим, карбид кремния перенимает свойства природного муассанита. При этом его гораздо легче получить. Неорганическое бинарное углеродное соединение образует кристаллы, схожие внешне с антрацитом, но обладающие радужными переливами. Обычно кристаллы бесцветны и блестят, но технический карборунд порой приобретает различные цветовые оттенки из-за присутствия железных примесей.

Природный муассанит интересен своими уникальными свойствами. Он обладает поразительной, близкой к алмазу, твердостью, является инертным (не вступает в химические реакции с большинством кислот), выдерживает нагревание до 1500°С и воздействие радиации. Помимо этого, муассанит механически прочен и стабилен по части физических свойств. Редкость не позволяет использовать его полезные качества в промышленности, поэтому был создан синтетический аналог с теми же качествами.

Купить карбид кремния намного проще, чем муассанит. Его стоимость также ниже, что значительно повышает доступность.

Метод производства

Карбид производится в электропечах путем сплавления (прокаливания) смеси кокса и оксида кальция (негашеной извести) при температуре от 1900°C до 2300°C. Резкий и неприятный чесночный запах карбида и вырабатываемого ацетилена вызван содержанием в карбидной смеси примесей фосфидов и сульфатов кальция.

Процесс осуществляется в несколько этапов:

1. Производится обжиг известняка.
2. Из обработанной извести и кокса создается порошкообразная смесь — шихта.
3. Полученная смесь прокаливается в электродуговой печи до состояния расплава.
4. Образовавшиеся бруски карбида дробятся для получения нужной фракции.

Средняя плотность карбидного вещества составляет 2,2 г/см3. В зависимости от содержания примесей, цвет карбида может быть темно-коричневым или темно-серым.

Конечный продукт состоит из 75-78% CaC2, остальное составляет известь и примеси. Гранулы карбида существуют разных размеров: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80 мм. Большие гранулы обеспечивают получение большего количества ацетилена, но увеличивают время реакции. Если гранулы 8х15 и 15х25 мм разлагаются за 5-6 минут, то для разложения гранул 25х80 мм требуется более 10 минут.

Как хранить карбид кальция?

Барабаны с карбидом кальция хранят в защищенных от попадания влаги, сухих, хорошо вентилируемых, несгораемых складах с наружным электрическим освещением.

В местах хранения карбида кальция не должно быть водопровода, канализации, а также водяного и парового отопления.

Для предупреждения проникновения атмосферных осадков необходимо проведение регулярное наблюдение за исправным состоянием кровли.

Запрещено хранить карбид кальция в подвальных помещениях и низких затапливаемых местах.

Размещение складов, где одновременно допускается хранение 2000 кг карбида кальция, разрешается на расстоянии не менее 10 м от производственных помещений и не менее 15 м от жилых зданий.

Помещения для хранения карбида кальция должны быть снабжены углекислотными или порошковыми огнетушителями, асбестовым полотном и ящиками с сухим песком. Объем ящиков выбирают из расчёта не менее 0,5 куб. м на каждые 50 кв. м площади склада.

Запрещено производить тушение карбида кальция водой.

Допускается хранение барабанов с карбидом кальция в горизонтальном и в вертикальном положениях.

Хранение карбида кальция в барабанах необходимо производить на твердом основании, исключающем проседания пола под действием груза. Перед началом складирование первого яруса на пол необходимо уложить доски толщиной 40-50 мм. Складывание барабанов допускается не более чем в три яруса с обязательным использованием между ними деревянных прокладок толщиной не менее 40 мм.

Ширина проходов между уложенными в штабеля барабанами с карбидом кальция должна быть не менее 1,5 м.

Пустые барабаны из-под карбида кальция необходимо хранить в специально отведенных местах за пределами склада и производственных помещений.

Запрещено хранение карбида кальция во вскрытых или повреждённых барабанах, не обеспечивающих герметичность

На наружной поверхности барабанов несмываемой краской наносится надпись «Беречь от влаги и огня. Карбид кальция».

Запрещается использовать электроинструмент (дрели, углошлифовальные машинки и т.д.) и другие ручные инструменты, при работе с которыми могут образовываться искры, при вскрытии барабанов, тем более запрещено пользоваться открытым огнем в т.ч. курить.

Все работы по вскрытию барабанов, фасовке, отсеву пыли и мелкой фракции относятся к пожаро- и взрывоопасным, поэтому их необходимо проводить в отдельных помещениях.

Барабана с карбидом кальция, который не планируется использовать в ближайшее время, необходимо защищать специальными водонепроницаемой крышкой. Конструкция крышки должна обеспечивать плотное охватывание барабана и водонепроницаемость, в связи с чем, высота борта должна быть не менее 50 мм. Разрешается хранение в открытом виде не более одного барабана.

После вскрытия барабана необходимо перегрузить карбид кальция в герметичную тару, например бидон или другие емкости.

Взять герметичную тару, переложить карбид в количестве, не превышающем расход на одну рабочую смену, и перенести к месту проведения работ. В виде исключения, допускается транспортировать карбид кальция в открытой таре (ведре и т. п.) для одноразовой зарядки генератора. При переносе тару необходимо закрывать резиной или брезентом.

Работу с карбидом кальция необходимо выполнять в противогазах или противопылевых респираторах, рукавицах и очках с бесцветными стеклами, так как карбидная, известковая пыль вызывает сильное раздражение глаз.

Свойства минерала

Цвет	Бесцветный до голубовато-зеленого и коричневатого с радужными переливами.
Происхождение названия	Название было придумано Эдвардом Ачесоном, т.к. он изначально думал что получил соединение углерода и корунда, поэтому назвал получившиеся кристаллы – Карборунд. Происходит от соединения латинского слова carbo – уголь и немецкого слова rund – круглый.
Год открытия	1893
IMA статус	не является минералом
Химическая формула	SiC
Блеск	полуметаллический
Прозрачность	прозрачный полупрозрачный просвечивает непрозрачный
Твердость	9,5
Плотность (расчетная)	3.17
Плотность (измеренная)	3,12-3,22

Карборунд: что это такое?

На самом деле, камень, созданный по велению небес, имеет природное происхождение, но встречается там в очень мизерных количествах. Карборунд, на языке ученых называемый карбидом кремния, имеет вид бесцветных, переливчатых кристаллов с алмазным блеском.

Итак, карборунд относится ко классу полупроводникового бинарного химического соединения, состоит из кремния и углерода, обозначается химической формулой SiC.

Этот материал очень тугоплавок и прочен. По сравнению с муассанитом, даже сам бриллиант, тихонечко отдыхает в сторонке. По прочности карборунд уступает пальму первенства лишь алмазу и боразону.

Природное происхождение карборунда

Уникальное, на диво прекрасное слияние кремния и углерода породило появление на свет блистательного минерала с легким оттеночным алмазным сиянием, это зрелище Богов, которое берет за душу своей непреклонной хрупкостью, удивительной нежностью и ангельской глубиной красоты.

В природе горстки мелких камушков – карбида кремния, распространены в очень малых количествах, поэтому крупные залежи найти не удалось. А почему не удалось – загадка века, над которой ломают головы все ученые.

Искусственное происхождение карборунда

Ювелирное искусство во все времена вызывало интерес у всех слоев населения. Чистый, радужный, наивный блеск драгоценностей будоражил сердце, заставляя его колотиться в сто крат сильнее, люди, как вороны, тянулись к тому, что сверкает и блестит.

И вот в 20 веке, на счастье народа, появился самый блестящий камень на планете – муассанит, от природы сам по себе очень красив, но какова красота усовершенствованного камня – просто ошеломительна!

Искусственный муассанит – это уникальное в своем роде сочетание истинного искусства и науки. В настоящее время на обработке карборунда специализируется всего одна-единственная компания в мире под названием Charles&Colvard.

Весь процесс происходит на новейшем высокотехнологичном оборудовании, специалисты внимательно следят за стадией роста камня, поэтому в структуре данного минерала нет ни единого изъяна! В результате в свет вышла новинка, произведенная по запатентованной технологии, эта новинка по красоте бьет все рекорды, это минерал наивысочайшего качества, который запечатлен в сердцах миллионов людей надолго.

Легендарный муассанит с его глубокой игрой света на гранях – один из самых благородных минералов в ювелирной коллекции, муассанит переливается самыми чистыми оттенками на свете, благодаря этому достигается уникальная внутренняя его красота, несравнимая с красотой любого другого камня на свете.

Глубокие ценители утонченности и эстетической красоты – ювелиры и коллекционеры, говорят о минерале, как о «венце творения»! Этот камень настолько хрупок, чист и священен, насколько это только можно! Это камень на миллион!

Производство

Из-за редкости нахождения в природе муассанита карбид кремния, как правило, имеет искусственное происхождение. Простейшим способом производства является спекание кремнезема с углеродом в графитовой электропечи Ачесона при высокой температуре 1600—2500 °C:

SiO2+3C→1600−2500oCSiC+2CO{\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+3C{\xrightarrow {1600-2500^{o}C}}SiC+2CO}}}

Синтетические кристаллы SiC ~ 3 мм в диаметре

Чистота карбида кремния, образующегося в печи Ачесона, зависит от расстояния до графитового резистора в ТЭНе.

Кристаллы высокой чистоты бесцветного, бледно-жёлтого и зелёного цвета находятся ближе всего к резистору.
На большем расстоянии от резистора цвет изменяется на синий или чёрный из-за примесей.
Загрязнителями чаще всего являются азот и алюминий, они влияют на электропроводность полученного материала.

Кристаллы карбида кремния, полученные благодаря

Чистый карбид кремния можно получить с помощью так называемого , в котором порошкообразный SiC возгоняется в атмосфере аргона при 2500 °C и осаждается на более холодной подложке в виде чешуйчатых монокристаллов размерами до 2×2 см. Этот процесс дает высококачественные монокристаллы, получающиеся из-за быстрого нагрева до высоких температур и в основном состоящие из 6H-SiC фазы. Улучшенный процесс Лели при участии индукционного нагрева в графитовых тиглях дает ещё большие монокристаллы до 10 см в диаметре. Кубический SiC, как правило, выращивается с помощью более дорогостоящего процесса — химического осаждения паров.

Чистый карбид кремния также может быть получен путём термического разложения полимера полиметилсилана (SiCH₃)_n, в атмосфере инертного газа при низких температурах.
Относительно CVD-процесса метод пиролиза более удобен, поскольку из полимера можно сформировать изделие любой формы перед запеканием в керамику.

Карбид кремния.

Первым искусственным абразивом, полученным в электрической печи, был карбид кремния SiC, открытый Э.Ачесоном (США) в 1891. При нагреве кремнистого песка и кокса в электрической печи кремний восстанавливается и соединяется с углеродом, образуя карбид кремния в виде массы сросшихся кристаллов (цветом от зеленого до черного) пластинчатой гексагональной структуры. Такие кристаллы называют карборундом (наименование, данное Ачесоном). Карбид кремния – один из самых твердых искусственных абразивов – относительно хрупок, и поэтому его обычно не применяют для шлифовки стали. Он широко используется для шлифовки цементированных карбидов, чугуна, металлов, не содержащих железа, и неметаллических материалов, например керамики, кожи и резины.

Открытие и начало производства

Повторение эксперимента Г. Д. Раунда

О ранних, не систематических и часто непризнанных синтезах карбида кремния сообщали Деспретз (1849), Марсден (1880) и Колсон (1882 год). Широкомасштабное производство начал Эдвард Гудрич Ачесон в 1893. Он запатентовал метод получения порошкообразного карбида кремния 28 февраля 1893. Ачесон также разработал электрическую печь, в которой карбид кремния создаётся до сих пор. Он основал компанию The Carborundum Company для производства порошкообразного вещества, которое первоначально использовалось в качестве абразива.

Исторически первым способом использования карбида кремния было использование в качестве абразива. За этим последовало применение и в электронных устройствах.
В начале XX века карбид кремния использовался в качестве детектора в первых радиоприемниках.
В 1907 году Генри Джозеф Раунд создал первый светодиод, подавая напряжение на кристаллы SiC и наблюдая за жёлтым, зелёным и оранжевым излучением на катоде. Эти эксперименты были повторены О. В. Лосевым в СССР в 1923 году.

6.341. Типы кристаллических решёток

Кристаллические решетки

Большинство веществ, в зависимости от условий (темература, давление) могут находится в трех агрегатных состояниях. Все твердые вещества можно разделить на аморфные и кристаллические.

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО твердое вещество, у которого атомы или молекулы образуют правильную упорядоченную решетку. Большинство твердых веществ существует в кристаллическом состоянии, которое отличается повышенной стабильностью, но это не означает, что они имеют кристаллы в прямом смысле этого слова; например, чистая медь является кристаллической только потому, что ее атомы расположены в регулярном порядке.

АМОРФНОЕ ВЕЩЕСТВО: твердое вещество, не имеющее кристаллической структуры. Его атомы и молекулы расположены без соблюдения регулярности. Переохлажденные жидкости, такие как стекло, резина и некоторые пластмассы, являются аморфными.

Сейчас мы будем рассматривать только кристаллические вещества.

В зависимости от того, из каких частицы построена кристаллическая решетка и каков характер химической связи между ними, выделяют различные типы кристаллов. Выделяют 4 типа кристаллических решеток (КР): Молекулярная, ионная, металлическая и атомная.

Тип кристаллической решетки	Частицы в узлах решетки	Характеристики	Вещества	тип связи
Молекулярная	Молекулы	Не прочный, Низкая Тпл, Летучие	Благородные газы: Ne, Ar … Галогены: F2, Cl2 Галогеноводороды: HF, HCl … Простые вещества неметаллы: О2, Н2, N2, P(белый) Оксиды и водородные соединения неметаллов: SO2, CO2, NH3, PH3	Ковалентная (полярная и неполярная)
Ионная	Ионы	Прочная, Высокая Тпл, Нелетучие, Расплавы и растворы проводят эл.ток	Соли, оксиды и гидроксиды металлов	Ионная
Металлическая	Атомы и ионы	Пластичные Электро- и теплопроводные	Металлы и сплавы	Металлическая
Атомная	Атомы	Очень прочная, Очень высокие Тпл	С (алмаз, графит), Si ,Ge, B, SiO2(кремнезем, кварц) Al2O3 CaC2, SiC (карборунд), BN, Fe3C, P черный и красные	Ковалентная

Ионные кристаллы образованы катионами и анионами (например, соли и гидроксиды большинства металлов). В них между частицами имеется ионная связь.

Ионные кристаллы могут состоять из одноатомных ионов. Так построены кристаллы хлорида натрия, иодида калия, фторида кальция.

В ионном кристалле невозможно выделить одиночные молекулы. Каждый катион притягивается к каждому аниону и отталкивается от других катионов.

Атомные кристаллы состоят из отдельных атомов, объединенных ковалентными связями. Из простых веществ только бор и элементы IVA-группы имеют такие кристаллические решетки. Нередко соединения неметаллов друг с другом (например, диоксид кремния) также образуют атомные кристаллы. Они очень прочные и твердые, плохо проводят теплоту и электричество.

Молекулярные кристаллы построены из отдельных молекул, внутри которых атомы соединены ковалентными связями. Между молекулами действуют более слабые межмолекулярные силы. Они легко разрушаются, поэтому молекулярные кристаллы имеют низкие температуры плавления, малую твердость, высокую летучесть.

Для металлов характерна металлическая кристаллическая решетка. В ней имеется металлическая связь между атомами. В металлических кристаллах ядра атомов расположены таким образом, чтобы их упаковка была как можно более плотной. Связь в таких кристаллах является делокализованной и распространяется на весь кристалл..

Прочитано
Отметь, если полностью прочитал текст

Магические и лечебные свойства карборунда

Этот камень получают в искусственно созданных
условиях, однако в составе карборунда содержится натуральное сырье. Поэтому
многие эзотерики приписывают ему целебную энергетику, которая может влиять на
жизнь и здоровье человека.

Как проявляются магические свойства:

1. Камень
   символизирует достаток и богатство, а также помогает сделать атмосферу в жилище
   более гармоничной.
2. Олицетворяет
   трудолюбие, энергичность, активность, поэтому помогает справиться с
   мнительностью и страхами, которые обычно возникают у человека на пути к
   достижению цели.
3. Синий
   карборунд помогает повысить интеллект и сделать человека более привлекательным
   для представителей противоположного пола.
4. Если
   у человека есть сокровенные мечты, энергетика камня обязательно поможет
   реализовать их.
5. Дарит
   надежную защиту от пагубного влияния недоброжелательно настроенных людей:
   помогает отвадить порчу, сглаз.
6. Дает
   заряд положительных эмоций, что актуально для тех, кто находится в состоянии
   депрессии. Придает бодрости и энергичности.
7. Энергетика
   камня приносит финансовый успех и процветание в бизнесе.

Полезен карборунд при нарушениях обменных процессов
в организме. Лечит гастрит и язвенные заболевания органов ЖКТ. Цирроз печени и
гепатит также являются показаниями к тому, чтобы носить изделия из карборунда.
В астрологии камень не используется.

Формы нахождения в природе[править | править код]

Монокристалл муассанита (~1 мм в размере)

Природный карбид кремния — муассанит можно найти только в ничтожно малых количествах в некоторых типах метеоритов и в месторождениях корунда и кимберлита. Практически любой карбид кремния, продаваемый в мире, в том числе и в виде муассанитового украшения, является синтетическим. Природный муассанит был впервые обнаружен в 1893 году в виде небольших шестиугольных пластинчатых включений в метеорите Каньон Диабло в Аризоне Фердинандом Анри Муассаном, в честь которого и был назван минерал в 1905 году. Исследование Муассана о естественном происхождении карбида кремния было изначально спорным, потому что его образец мог быть загрязнён крошкой карбида кремния от пилы (в то время пилы уже содержали данное вещество).

Свойства минерала

Цвет	Бесцветный до голубовато-зеленого и коричневатого с радужными переливами.
Происхождение названия	Название было придумано Эдвардом Ачесоном, т.к. он изначально думал что получил соединение углерода и корунда, поэтому назвал получившиеся кристаллы – Карборунд. Происходит от соединения латинского слова carbo – уголь и немецкого слова rund – круглый.
Год открытия	1893
IMA статус	не является минералом
Химическая формула	SiC
Блеск	полуметаллический
Прозрачность	прозрачный полупрозрачный просвечивает непрозрачный
Твердость	9,5
Плотность (расчетная)	3.17
Плотность (измеренная)	3,12-3,22

Область применения

Па́ры трения в узлах торцевого уплотнения насосных агрегатов используются для перекачки нефтепродуктов, сжиженного газа. Созданы и укомплектованы деталями (крыльчатка, вал, пары трения) из карбида кремния химически стойкие насосы для работы в агрессивных средах. Пары трения из карбида кремния, взамен пропитанных бельтинговых опор в узлах осевых опор погружных насосах

Карбид кремния также используется для изготовления сопел и форсунок для подачи газов в зону плавления стекла и металлов, спекания керамики.

• Сопла различных типоразмеров из карбида кремния:
  • для пескоструйных установок;
  • для высокотемпературных пескоструйных установок (температура песка около 1000 °C), используемых для очистки от нагара труб на предприятиях нефтедобывающей промышленности и нефтепереработки;
• для факелов газовых печей, в том числе стекловарочных печей с длительностью непрерывной работы более 2 лет;
• Конфузоры различных типоразмеров из карбида кремния для газовых стекловаренных печей для варки хрусталя
• Плиты различных типоразмеров из карбида кремния для футеровки печей с рабочей температурой до 1400 °C в воздушной среде и до 2000 °C в вакууме;
• В плавильных печах, где сплавляемый материал не реагирует с кремнием или карбидом кремния, карбид кремния заменяет платину и графит;
• В индукционных печах по плавлению сплавов для корпусов часов,

тигли из карбида кремния,

• В ювелирных изделиях (синтетические кристаллы до 10 карат);
• Для изготовления бронепластин, для различных защитных систем;
• Считается перспективным материалом полупроводниковой промышленности:
  • Используется для производства лазеров;
  • Используется в производстве мощных светодиодов (до 9 ватт);
  • Активно проходят эксперименты с использованием материала в микроэлектронике;
• В качестве абразивов.
• наряду с фианитом, используется в ювелирных украшениях, как дешёвый аналог алмаза, причём благодаря высоким показателю преломления и дисперсии по «игре света» муассанит даже превосходит алмаз. Тем не менее, муассанит во много раз дороже фианита и лишь в разы дешевле алмаза.

Применение карборунда

Как решать задачи на вероятность

Производство

Из-за редкости нахождения в природе муассанита карбид кремния, как правило, имеет искусственное происхождение. Простейшим способом производства является спекание кремнезема с углеродом в графитовой электропечи Ачесона при высокой температуре 1600—2500 °C:

SiO2+3C→1600−2500oCSiC+2CO{\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+3C{\xrightarrow {1600-2500^{o}C}}SiC+2CO}}}

Синтетические кристаллы SiC ~ 3 мм в диаметре

Чистота карбида кремния, образующегося в печи Ачесона, зависит от расстояния до графитового резистора в ТЭНе.

Кристаллы высокой чистоты бесцветного, бледно-жёлтого и зелёного цвета находятся ближе всего к резистору.
На большем расстоянии от резистора цвет изменяется на синий или чёрный из-за примесей.
Загрязнителями чаще всего являются азот и алюминий, они влияют на электропроводность полученного материала.

Кристаллы карбида кремния, полученные благодаря

Чистый карбид кремния можно получить с помощью так называемого , в котором порошкообразный SiC возгоняется в атмосфере аргона при 2500 °C и осаждается на более холодной подложке в виде чешуйчатых монокристаллов размерами до 2×2 см. Этот процесс дает высококачественные монокристаллы, получающиеся из-за быстрого нагрева до высоких температур и в основном состоящие из 6H-SiC фазы. Улучшенный процесс Лели при участии индукционного нагрева в графитовых тиглях дает ещё большие монокристаллы до 10 см в диаметре. Кубический SiC, как правило, выращивается с помощью более дорогостоящего процесса — химического осаждения паров.

Чистый карбид кремния также может быть получен путём термического разложения полимера полиметилсилана (SiCH₃)_n, в атмосфере инертного газа при низких температурах.
Относительно CVD-процесса метод пиролиза более удобен, поскольку из полимера можно сформировать изделие любой формы перед запеканием в керамику.

Карбид кремния (карборунд)

В химическом отношении Кремний, особенно кристаллический, малоактивен; при комнатной температуре он непосредственно соединяется только с Фтором. При нагревании Аморфный кремний легко соединяется с Кислородом, галогенами и Серой. Если накаливать в электрической печи смесь песка и кокса, взятых в определенном соотношении, то получится соединение Кремния с Углеродом – карбид кремния SiC, называемый карборундом.

Из порошка карборунда изготовляют шлифовальные круги, бруски, шлифовальную бумагу. На его основепроизводят плиты для сооружения полов, платформ и переходов в метро и на вокзалах. Из него готовят муфели и футеровку для различных печей. Смесь порошков карборунда и Кремния служит материалом для изготовления силитовых стержней для электрических печей.

Химически это карбид кремния. Это кристалл, который обладает сильными сегнетоэлектрическими свойствами и благодаря этому широко применяется в качестве различных пьезодатчиков и пъезоэлементов. В каждом доме в сво время была радиола, в качестве звукоснимателя для проигрывания пластинок в которой применялась именно игла из карборунда.

Из порошка карборунда изготовляют шлифовальные круги, бруски, шлифовальную бумагу

Карборунд, имеющий достаточно высокую тврдость по шкале Модса ( кажется около 7), применяется также и для целей различной механобработки (есть сврла, покрытые поршком карборунда, или, например, диски для резки стекла, не удивлюсь если он и на бакелитовые диски для обычных УШМ наносится.

Карборунд сравнительно термостоек, поэтому применяется в качестве несущих конструкций при высокой температуре в изделиях типа печей или испытательных стендов для авиатурбин. Применяется и просто как строительный материал, когда требуется создание фундамента со спецтребованиями (скажем. для установки оптико-механического оборудования типа телескопов, прецезонных обрабатывющих центров и т. п. ) так как спец. строительные материалы с ним дают малую усадку и изолируют вибрацию. Ипоследнее, что прочел, набрав “карборунд “в интернете. Разработаны на основе карборундовых пьезоэлементов “Звучащие полы” для дискотек. “Звучащие полы”-далеко не новость, в Бангкоке сам был в н. клубе на подобной дискотеке, но про карборундовые полы слышу впервые .

Карборунд: внешний вид и свойства

Будучи синтетическим, карбид кремния перенимает свойства природного муассанита. При этом его гораздо легче получить. Неорганическое бинарное углеродное соединение образует кристаллы, схожие внешне с антрацитом, но обладающие радужными переливами. Обычно кристаллы бесцветны и блестят, но технический карборунд порой приобретает различные цветовые оттенки из-за присутствия железных примесей.

Природный муассанит интересен своими уникальными свойствами. Он обладает поразительной, близкой к алмазу, твердостью, является инертным (не вступает в химические реакции с большинством кислот), выдерживает нагревание до 1500°С и воздействие радиации. Помимо этого, муассанит механически прочен и стабилен по части физических свойств. Редкость не позволяет использовать его полезные качества в промышленности, поэтому был создан синтетический аналог с теми же качествами.

Купить карбид кремния намного проще, чем муассанит. Его стоимость также ниже, что значительно повышает доступность.

История

Основные выводы

1. Карборунд
   – это камень, который получают в искусственных условиях путем соединения
   расплавленных угля и песка. Камень интенсивно блестит на солнце и бликует
   разными оттенками. По физическим характеристикам напоминает алмаз: показатель
   твердости превышает 9 баллов, а сам камень обладает выраженными абразивными
   свойствами.
2. Натуральные
   карборунды в природе почти не встречаются.
3. Камень
   бывает бесцветными, черным, зеленым, синим. Оттенок зависит от наличия примесей
   в составе.
4. Несмотря
   на синтетическое происхождение, наделен многочисленными лечебными и магическими
   свойствами. Наличие живой энергетики у камня объясняется тем, что его получают
   из природных химических элементов.
5. Карборунд
   массово применяют в промышленном производстве, так как камень характеризуется
   устойчивостью к кислотам, экстремальным температурам, радиоактивному излучению.
   Также имеет свойства качественного полупроводника.
6. Камнем
   инкрустируют изделия из драгоценных металлов, так как он своими внешними
   характеристиками похож на бриллиант. Карборунд нередко используется как
   подделка этого драгоценного камня.