碳化鉻
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                          了解常見碳化物的性能與應用

                          2021-10-23 14:10:59

                          所謂碳化物是指,碳與電負性比它小的或者相近的元素(除氫外)所生成的二元化合物,碳化物都具有較高的熔點,大多數碳化物都是碳與金屬在高溫下反應得到的。 碳化物具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、良好的導電性能,在制作陶瓷、切削刀具、耐磨材料等領域有廣泛應用,近年來碳化物在催化領域也表現出良好的性能。碳化物材料以其獨特的強硬度與穩定性使它們在工業生產合金方面應用廣泛,性能決定用途,下面我們一起了解下常見碳化物的性能吧!

                          1. 碳化鈣(CaC2) 碳化鈣,電石的主要成分,是無機化合物,白色晶體,工業品為灰黑色塊狀物,斷面為紫色或灰色。遇水立即發生激烈反應,生成乙炔,并放出熱量。礦石為黃褐色或黑色的塊狀固體,純品為白色晶體(含CaC2量較高的是紫色)。密度2.22g/cm3,熔點2300℃(與CaC2含量有關),遇水立即發生激烈反應,生成乙炔,并放出熱量,電石含量不同熔點也隨之變化。 主要應用有: (1)電石與水反應生成的乙炔可以合成許多有機化合物,例如:合成橡膠、 人造樹脂、丙酮、烯酮、炭黑等;同時乙炔一氧焰廣泛用于金屬的焊接和切割。 (2)加熱粉狀電石與氮氣時,反應生成氰氨化鈣,即石灰氮:

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                          石灰氮是制備氨基氰的重要原料。加熱石灰氮 與食鹽反應生成的熔體用于采金及有色金屬工業。 (3)電石本身可用于鋼鐵工業的脫硫劑。 (4)生產聚氯乙烯(PVC)。電石法生產聚氯乙烯是利用電石遇水生成乙炔,將乙炔與氯化氫合成制出氯乙烯單體,再通過聚合反應使氯乙烯生成聚氯乙烯的化學反應方法。 (5)舊時礦工下礦,將電石放入鐵罐之中利用生成的乙炔制作成電石燈。 石灰氮是制備氨基氰的重要原料。加熱石灰氮與食鹽反應生成的熔體用于采金及有色金屬工業;

                          2. 碳化鉻(Cr3C2) 碳化鉻是一種在高溫環境下(1000~1100℃)具有良好的耐磨、耐腐蝕、抗氧化性的高熔點的無機材料,屬于一種金屬陶瓷。因其特殊的高溫性能,被大量用作金屬表面保護工藝的熱噴涂材料和硬質合金行業的添加劑。 碳化鉻為灰色粉末,有金屬光澤,密度為6.68g/cm3,熔點為1890℃,沸點為3800℃;在高溫環境下(1000~1100℃)具有良好的耐磨、耐腐蝕、抗氧化性能。 主要用途為: (1)可作為硬質合金的添加劑(如碳化鎢基硬質合金晶粒細化劑),從而應用于礦山、機械加工等方面。 (2)可作為焊接材料添加劑,用它制成的焊條、堆焊在某些機械設備的工作面上(如磨煤機、球磨機、鄂板等),可將使用壽命提高幾倍以上。 (3)大量用作金屬表面保護工藝的熱噴涂材料。

                          碳化鉻

                          3. 碳化鉭(TaC) 碳化鉭,一種過渡金屬碳化物;黑色或暗棕色金屬狀粉末,立方晶系,質堅硬,不溶于水,微溶于硫酸和氫氟酸,溶于氫氟酸和硝酸的混合溶液;化學性質極為穩定;具有優異的物理和化學性能,如高硬度、高熔點、良好的導電性和抗熱震性、較好的耐化學腐蝕性能、高的抗氧化性和一定的催化性能等; 主要應用: (1)在硬質合金中,作為一種添加劑而得到廣泛應用,其主要作用是提高硬質合金的高溫強度和抑制碳化鎢顆粒的長大。     (2)在切削工具中,作為一種堅硬的涂層來增加基體金屬的抗化學腐蝕性和耐磨性。     (3)在軍事上,用作噴氣發動機渦輪葉片和火箭噴嘴涂層,可顯著提高其抗燒蝕性能,延長使用壽命。    (4)由于其電導性很好。因此,它可以用于電極材料 ,而且還可以使用電火花線切割成復雜的形狀。    (5)作為第二相顆粒增強金屬基復合材料已廣泛應用于航空航天、冶金、建材、電力、水電、礦山等領域。

                          碳化鉭

                          4. 碳化釩(VC) 碳化釩,是一種冶金和化工行業所常用的材料,主要成分是C和V,另外還有少量的Mo、Ni、Fe等雜質存在。 因碳化釩具有一些特殊的性能,在冶金、電子學、催化劑等領域得到廣泛的應用,如碳化釩可用于結構鋼、工具鋼、管道鋼、鋼筋、普通工程以及鑄鐵中。研究表明:碳化釩添加于鋼中能提高鋼的耐磨性、耐腐性、韌性、強度、延展性和硬度以及抗熱疲勞性等綜合力學性能,并使鋼具有良好的可焊接性能,而且能起到消除夾雜物延伸等作用。 碳化釩可作為超細硬質合金晶粒抑制劑,添加微量VC能明顯提高基體合金的硬度與斷裂韌性,阻止硬質合金中WC晶粒的長大;添加碳化釩也可使硬質合金壽命提高20%。碳化釩在高溫涂料,及用碳源合成金剛石等工業領域中也得到了廣泛的應用。

                          5. 碳化鋯(ZrC) 碳化鋯是一種重要的高強度、耐腐蝕和化學穩定性好的高溫結構材料,相對密度6.73。不溶于冷水、鹽酸,可溶于氧化性酸、王水和氫氟酸,易溶于熔融苛性堿。雖至紅熱及遇水也不分解,紅熱時在氧中燃燒,細粉末易引起火花,也易和氯、溴、碘和氮作用,生成鹵化物或氮化物。 碳化鋯是一種硬度大的高熔點材料和極好的高溫耐火材料,是火箭發動機中固體推進劑的一種原料??捎糜谏a合金鋼,作為生產金屬鋯和四氯化鋯的原料,是一種極有前途的精細陶瓷材料??捎米靼谉釤艚z,現主要用作磨料,還可用作硬質合金的原料。

                          碳化鋯

                          6. 碳化鎢(WC) 碳化鎢是一種具有六方結構的黑灰色的晶體,因其具有高硬度、高耐磨性、高熔點等特性,故作為硬質合金廣泛應用于切削工具、電子工業的微型鉆頭、精密模具及醫學器械等領域。 主要應用有: (1)用于抗磨部件、電阻元件、合金陶瓷和滲碳鋼工具等的制造; (2)用來代替鉑等貴金屬作為催化劑應用在某些有機反應中,如烴的催化加氫/脫氫,烴的異構化、烴的合成,肼的分解,氧化反應及合成氨反應中的催化性能等; (3)作為電催化劑對氫氣、水和甲醇氧化均表現出優異的催化氧化性能; (4)作為超細硬質合金的基礎原料,其中,超細硬質合金在難加工金屬材料工具、電子行業的微型鉆頭、精密模具、醫用牙鉆等領域呈現出廣泛的應用前景; (5)用于包括切割工具、密封件和軸承之類的高抗磨損部件; (6)作為電極應用于電化學催化和燃料電池等領域; (7)碳化鎢納米線具有很好的場發射性能,同時也具有極高的分辨率和很好的抗氧化性能,用作掃描隧道電子顯微鏡(STM)探針和場發射電器器件。

                          7. 碳化硅(SiC)   碳化硅(Sic)又名金剛砂是用石英砂、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*廣泛、*經濟的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。 

                          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。

                          8. 碳化硼(B?C) 碳化硼是一種具有重要物理化學性質的非金屬材料,繼氮化硼(B?C)之后,為*堅硬的硼化合物。它的高熔點、低密度、化學惰性、優良的熱學和電學性質使得其成為應用高科技的新材料。碳化硼也可作為添加在氧化鋁陶瓷中,提高材料的斷裂韌性和提高其相對強度。 碳化硼是一種高溫P型半導體材料,它具有強硬度、低密度、高化學惰性等*秀的性質。在1000℃高溫下,可與Fe、Ni、Ti、Zr等金屬反應.另外,由于原子具有很強的吸收中子的能力,所以碳化硼在原子物理和醫學上具有很好的應用。此外碳化硼也因這些性質使得它在微電子學、核子物理、軍事以及空間技術上具有廣泛的應用。

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