تفاوت بین SiC سبز و SiC سیاه چیست؟
در زمینه وسیع علم مواد، کاربید سیلیکون (SiC)، به عنوان یک ماده غیر فلزی با کارایی بالا، با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، نقش مهمی در بسیاری از صنایع ایفا می کند. در میان آنها، کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه دو نوع اصلی کاربید سیلیکون هستند. اگرچه هر دو به دسته اصلی α-SiC تعلق دارند، اما تفاوت های قابل توجهی در فرآیندهای تولید، خواص فیزیکی و شیمیایی و زمینه های کاربردی نشان می دهند. این مقاله به تفاوت های بین این دو نوع کاربید سیلیکون می پردازد تا خوانندگان بتوانند خواص و کاربردهای آنها را بهتر درک کنند.
1. تفاوت در فرآیندهای تولید
فرآیند تولید کاربید سیلیکون سبز منحصر به فرد است. عمدتاً از کک نفتی و سیلیس مرغوب به عنوان مواد اولیه اصلی استفاده می کند و نمک را به عنوان افزودنی اضافه می کند و در دمای بالا در کوره مقاومت ذوب می شود. در طی این فرآیند، افزودن نمک نه تنها فرآیند تبلور کاربید سیلیکون را بهبود می بخشد، بلکه خلوص و کیفیت تبلور محصول را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. در مقابل، تولید کاربید سیلیکون سیاه متکی به ترکیبی از ماسه کوارتز، کک نفتی و سیلیس با کیفیت بالا است که در دمای بالا در کوره‌های مقاومتی ذوب می‌شود، اما شامل افزودن نمک نیست. بنابراین، از منظر نسبت مواد اولیه و فرآیند، تهیه کاربید سیلیکون سبز پیچیده‌تر و پیچیده‌تر است که پایه و اساس عملکرد بعدی آن را نیز ایجاد می‌کند.
2. تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی
از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی، هر دو کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه سختی و استحکام مکانیکی بسیار بالایی از خود نشان می دهند. سختی آنها بین کوراندوم و الماس است که بسیار بیشتر از سختی مواد فلزی معمولی است. با این حال، خلوص کریستالی کاربید سیلیکون سبز بالاتر است، که به آن در خواص خاصی مزیت می دهد. به عنوان مثال، استحکام کششی و مقاومت فشاری کاربید سیلیکون سبز بسیار بالا است، حتی چندین برابر بیشتر از فولاد با استحکام بالا، و خواص مکانیکی عالی را نشان می دهد. در عین حال، کاربید سیلیکون سبز همچنین دارای مقاومت عالی در دمای بالا است، نقطه ذوب آن تا بیش از 2700 درجه سانتیگراد است و هنوز می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی پایدار را در محیط های با دمای بالا حفظ کند. علاوه بر این، کاربید سیلیکون سبز همچنین دارای پایداری شیمیایی عالی است و می تواند در برابر فرسایش انواع اسیدهای قوی، حلال های قلیایی قوی و آلی مقاومت کند، که باعث می شود چشم انداز کاربرد گسترده ای در صنایع شیمیایی، الکترونیک، پزشکی و سایر زمینه ها داشته باشد.
در مقابل، اگرچه کاربید سیلیکون سیاه دارای ویژگی های سختی بالا، استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش بالا است، اما چقرمگی آن کمی بیشتر از کاربید سیلیکون سبز است که تا حدی بر خود تیز شدن آن در هنگام پردازش تأثیر می گذارد. . با این حال، کاربید سیلیکون سیاه دارای چگالی متوسط (حدود 3.15-3.21g/cm³)، رسانایی حرارتی بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر تشعشع است. این ویژگی ها باعث می شود که در کوره های آلومینا، رنده ها و سرامیک های نسوز به طور گسترده استفاده شود. این به طور گسترده ای در دمای بالا و محیط های اکسیداسیون بالا استفاده می شود.
3. تفاوت در زمینه های کاربردی
به دلیل تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه نیز زمینه های کاربردی متفاوتی دارند. کاربید سیلیکون سبز به دلیل خلوص بالا، سختی بالا و خواص مکانیکی عالی به طور گسترده برای سنگ زنی دقیق و برش سیم کریستال کاربید سیمانی، شیشه کوارتز، شیشه نوری و سایر مواد استفاده می شود. به خصوص در زمینه پردازش مواد نیمه هادی، پودر کاربید سیلیکون سبز ماده اولیه مهمی برای تولید ویفرهای برش سیلیکون مونو کریستال و سیلیکون پلی کریستالی است. اندازه دانه و خلوص آن به طور مستقیم بر کیفیت و کارایی برش تأثیر می گذارد. علاوه بر این، کاربید سیلیکون سبز به دلیل مقاومت خوب در دمای بالا و پایداری شیمیایی در محیط های با دمای بالا و بسیار خورنده مانند موتورهای هوافضا، توربین های گاز و تجهیزات شیمیایی استفاده می شود.
کاربید سیلیکون سیاه به دلیل چقرمگی بالا و مقاومت در برابر سایش خوب، در آسیاب کردن آلیاژها، سرامیک ها، مرمر، یشم و سایر مواد به خوبی عمل می کند. در عین حال از کاربید سیلیکون سیاه برای ساخت ابزارها و قطعات با سختی بالا و مقاوم در برابر سایش مانند ساینده ها، چرخ های آسیاب، دیسک های برش و غیره نیز استفاده می شود. مواد سرامیکی برای تهیه مواد سرامیکی کامپوزیتی با کارایی بالا برای رفع نیازهای مهندسی خاص. علاوه بر این، کاربید سیلیکون سیاه نیز به طور گسترده در مواد نسوز، هوافضا، خودروسازی و سایر زمینه ها استفاده می شود.
4. قیمت و روند بازار
قیمت کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه تحت تأثیر عوامل زیادی مانند تقاضای بازار، منشاء، کیفیت و غیره قرار دارد و قیمت ها به شدت در نوسان است. به طور کلی، به دلیل اینکه فرآیند تولید کاربید سیلیکون سبز پیچیده تر است و عملکرد محصول بهتر است، قیمت آن نسبتاً بالا است. با این حال، با پیشرفت مداوم تکنولوژی و کاهش هزینه های تولید، رقابت پذیری کاربید سیلیکون سبز نیز در بازار افزایش می یابد. در همان زمان، با ادامه رشد تقاضای جهانی برای مواد با کارایی بالا، چشم انداز بازار برای کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه بسیار گسترده است.
5. نتیجه گیری
به طور خلاصه، کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه به عنوان دو گونه اصلی کاربید سیلیکون، تفاوت های قابل توجهی در فرآیندهای تولید، خواص فیزیکی و شیمیایی و زمینه های کاربرد دارند. کاربید سیلیکون سبز به دلیل خلوص بالا، سختی بالا و خواص مکانیکی عالی، جایگاه مهمی را در پردازش مواد نیمه هادی، تجهیزات با دمای بالا و سایر زمینه ها اشغال می کند. در حالی که کاربید سیلیکون سیاه به دلیل چقرمگی بالا و مقاومت در برابر سایش نقش مهمی در آلیاژها، سرامیک ها و سایر مواد دارد. نقش مهمی در سنگ زنی دارد. در آینده، با پیشرفت مستمر علم و فناوری و گسترش مداوم زمینه های کاربردی، خواص کاربید سیلیکون سبز و کاربید سیلیکون سیاه بیشتر مورد بررسی و کاربرد قرار خواهد گرفت و به توسعه علم مواد کمک بیشتری می کند.