金剛砂

金剛砂又名硅化碳，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，碳化硅為應用較廣泛、較經濟的一種�？梢苑Q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煉而成。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。

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。

一、金剛砂工業流程

碳化硅的工業制法是用優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。

二、金剛砂（碳化硅）的性質

碳化硅至少有70種結晶型態。α-碳化硅為較常見的一種同質異晶物，在高于2000 °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2000 °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，但直至今日，此型態尚未有商業上之應用。

因其3.2的比重及高的升華溫度（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較大電流密度，在半導體高功率元件的應用上，不少人試著用它來取代硅。此外，它與微波輻射有很強的偶合作用，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。

三、金剛砂（碳化硅）用途

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。

四、附錄

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名稱:金剛砂主題詞或關鍵詞:材料科學內容1891年，美國人阿切遜將粘土和焦炭混合后放在一個鐵缽中，企圖用電弧將碳轉化為金剛石。但結果是，在電極附近發現了閃閃發光的六方形晶體，它與天然金剛石的立方八面體不同。阿切遜認為這可能是碳和粘土中的氧化鋁反應而生成的新化合物。由于自然界中有一種氧化鋁礦物稱為剛玉，于是他把碳和剛玉兩個英文單詞連起來作為這一新化合物的名稱，中國學者將其譯成“金剛砂”。后來人們知道這種化合物是由粘土中的二氧化硅與碳在高溫下反應生成的碳化硅。晶胞為面心立方結構，每個晶胞含有4個C原子4個Si原子。與金剛石結構類似。碳化硅硬度僅次于金剛石、碳化硼和立方氮化硼，在無機材料中排行第四。目前已能通過熱壓燒結法制得高致密度的碳化硅。它具有很高的強度及良好的抗氧化性能，在高溫下不變形，可作為高溫燃氣輪機上的渦輪葉片，也可作耐磨的密封材料，還可作火箭尾噴管的噴嘴及輕質的防彈用品等金剛砂，SiC，學名碳化硅。純的是無色晶體。密度3.06～3.20。硬度很大，大約是莫氏9度。一般的是無色粉狀顆粒。磨碎以后，可以作研磨粉，可制擦光紙，又可制磨輪和砥石的摩擦表面。由砂和適量的碳放在電爐中加強熱制得。天然金剛砂又名石榴子石，系硅酸鹽類礦物。經過水力分選，機械加工，篩選分級等方法制成的研磨材料。生產使用歷史悠久，古代我國就有使用金剛砂研磨水晶玻璃，各種玉石的史例。十九世紀四十年代又遠銷東洋。分粗目，中目，細目三大類。其中粗目為黑紅色，中目為淡紅色，細目為紅白色，各種目數粒度均勻，顆粒形狀均一，成棱叫角晶體，有鋒利的邊緣，磨削力高。供石材類工業研磨大理石及其它軟質材料。玻璃類工業研磨玻璃毛邊，電視機顯像管，光學器械，鏡片，棱鏡，鐘表用玻璃等。金屬類工業噴砂，除銹，研磨。印刷工業研磨膠版，以及輕工業加工塑樣，皮革，砂紙等用途。天然金剛砂的磨削力略低于電爐白剛玉，但其任性強，具有介殼狀段口之特性，其優點是磨件的光潔度高，砂痕少而淺。磨面細而均勻，可提高產品質量，為本品的獨特之處。天然金剛砂的研磨時間短，效益高，價格低廉，可彌補壽命短的不足。