黑碳化硅

碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶鍊而成。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，碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種。可以稱為金鋼砂或耐火砂。

碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶鍊而成。目前我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。

包括黑碳化硅和綠碳化硅，其中：綠碳化硅是以石油焦和優質硅石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶鍊而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間，機械強度高於剛玉。常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體，一種是綠碳化硅，含SiC 97%以上，主要用於磨硬質含金工具。另一種是黑碳化硅，有金屬光澤，含SiC 95%以上，強度比綠碳化硅大，但硬度較低，主要用於磨鑄鐵和非金屬材料。

分子式為SiC，其硬度介於剛玉和金剛石之間，機械強度高於剛玉，可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用碳化硅於1891年研製成功，是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在，但迄今尚未找到可供開採的礦源。

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。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由於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餘種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。

碳化硅的工業製法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉製。煉得的碳化硅塊，經破碎、酸鹼洗、磁選和篩分或水選而製成各種粒度的產品。

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98.5%，其韌性高於綠碳化硅，大多用於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SiC99%以上，自銳性好，大多用於加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用於珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝製取的黃綠色晶體，用以製作的磨具適於軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

碳化硅由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、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塗佈於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；用以製成的高級耐火材料，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，用它可加快鍊鋼速度，並便於控制化學成分，提高鋼的質量。此外，碳化硅還大量用於製作電熱元件硅碳棒。

碳化硅的硬度很大，具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。