碳化硅的拓展应用方向

1 5 碳化硅的拓展应用方向碳化硅的拓展应用方向 YCXN HZM YCXN HZM 目前国内光伏行业面临着融资难 并网难 电力市场需求减少等原因 使 光伏行业受到了限制 也使碳化硅刃料行业出现了严重的产能过剩 在此背景 下 一方面要求企业更应重视产品的质量和服务 同时要在产品升级上有所作 为 随着碳化硅加工设备技术的不断革新 碳化硅应用技术未来将往更高端领 域延伸 拓展碳化硅其新用途 新应用市场的开发 拓宽经营思路 是碳化硅 行业今后健康发展的必由之路 碳化硅的主要拓展应用有以下几个方面碳化硅的主要拓展应用有以下几个方面 一 新型碳化硅耐火材料一 新型碳化硅耐火材料 碳化硅耐火材料存在强度高 导热系数大 抗震性好 抗氧化 耐磨损 抗侵蚀等优秀的高温性能 在冶金 能源 化工等行业得到普遍利用 起初的碳化硅耐火材料以粘土 二氧化硅 硅酸盐 莫来石等为结合剂 随着高科技手段的应用 新型碳化硅制品得到广泛开发 如氮化硅结合碳化硅 氮氧化硅结合碳化硅 反应烧结碳化硅 重结晶碳化硅 渗硅法碳化硅等碳化 硅材料 它们的高温性能更加优良 从而使碳化硅耐火材料进入新的应用范围 目前高性能的碳化硅耐火材料还处于研制开发阶段 其应用领域还将逐步拓展 市场远景极其辽阔 二 高档碳化硅磨料二 高档碳化硅磨料 碳化硅作为磨料磨具除传统低端 低附加值应用于制作砂轮 砂纸 砂带 油石 磨块 磨头 研磨膏外 拓展方向是高档碳化硅磨料 用于多种材质的 高精密处理和镜面抛光 如 塑料光纤的研磨抛光 陶瓷光纤的去胶粗磨 软 盘磁头的精细研磨抛光 玉器 宝石 水晶 陶瓷 精密玻璃等的研磨 抛光 及电子行业的压电晶体等方面的研磨 抛光等 三 碳化硅涂料三 碳化硅涂料 涂料特点 涂料特点 1 高辐射率 采用高辐射率纳米碳化硅为主要辐射粉体 同时合理调配其 他辅料 涂料的法向全发射率达到 0 92 对温度的依赖性较小 因此可以在很 宽的温度区域内发挥节能效率 即使在 1400 仍可维持稳定的辐射 2 适用性广 适用于电阻炉 燃气炉 燃油炉等 可广泛应用于钢坯加热 炉 连续淬火炉 锻造炉 陶瓷炉 耐火材料烧结炉等 3 保护墙体 涂料在 1000 以上时 会烧结成金属瓷釉状 固化在热材 料表面 不易剥落 对耐火砖 浇注料起到了很好的保护作用 大幅度延长了 炉衬的使用寿命 4 阻止落尘 采用复合粘结剂 经过烧结 使炉墙表面形成坚固的烧结层 解决了掉渣落脏问题 5 无挥发 采用低挥发的粘结剂和辐射基料 在窑炉使用中不会产生挥发 物 不会对产品造成污染 2 5 6 节能效果 缩短升温时间 8 20 降低排烟温度 10 20 提高热 效率 5 10 节能 10 20 主要用途 主要用途 主要应用于不直接接触熔体的各种高温工业炉窑 如冶金热风炉 轧钢加 热炉 均热炉 陶瓷炉等 将涂料涂刷于炉衬内壁 有效提高炉衬的黑度 通 过涂层热能吸收和红外辐射 改善炉内热交换 提高炉膛内温度场强及均匀性 使燃料燃烧更加充分 达到增加热效率 减少能耗 节约能源和保护炉衬 延 长炉衬使用寿命 环保等目的 通过精加工后生产的微粉 可用于高科技电子元器件和远红外线辐射材料 的涂料 高纯度精微粉可供国防工业航空航天器皿的涂层 四 碳化硅净化剂 脱氧剂 改良剂 四 碳化硅净化剂 脱氧剂 改良剂 可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂 碳化硅脱氧剂是一种新型的强 复合脱氧剂 取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧 和原工艺相比各项理化性能更 加稳定 脱氧效果好 使脱氧时间缩短 节约能源 提高炼钢效率 提高钢的 质量 降低原辅材料消耗 减少环境污染 改善劳动条件 提高电炉的综合经 济效益都具有重要价值 五 碳化硅陶瓷粉 碳化硅陶瓷五 碳化硅陶瓷粉 碳化硅陶瓷 影响我国特陶发展的重要因素之一是特陶粉体 原材料 的生产加工落后 体现在专用粉体生产缺乏 产量低 质量稳定性差 从而影响产品质量的稳定 性和可靠性 因而目前许多生产线所需原材料必须从国外进口 可以说这是我 国特陶发展的一个 瓶颈 贾开印说 现在美国和那些世界上生产碳化硅制品的大国 他们没有这个 原料厂 所以 中国的优势非常明显 原料非常充足 经过二十几年的发展 中国碳化硅不但原料做得很好 各式各样的制品也都不错 价格也很便宜 这 是中国最大的优势 其次 中国的研发成本比较便宜 如果企业老板有野心的 话 他应该看到这一点 很容易把企业做大 目前 潍坊市是全国碳化硅微粉 碳化硅陶瓷粉 及陶瓷制品的重要生产 基地 也是全国反应烧结碳化硅陶瓷制品的发源地和最大的产品集散地区 产 销量在全国占到 70 以上的份额 产品不仅替代了国外进口 而且出口额也逐 年攀升 在国内外具有较大的知名度和影响力 生产碳化硅陶瓷粉的企业主要有 生产碳化硅陶瓷粉的企业主要有 潍坊弘德微粉有限公司 潍坊凯华碳化硅微粉有限公司 潍坊新方精细微粉有限公司 潍坊烽元陶瓷有限公司 潍坊瑞驰科技新材料有限公司 潍坊六合微粉有限公司 昌乐鑫源碳化硅微粉有限公司 青州微粉有限公司 青州市坤盛微粉有限公司 碳化硅陶瓷因具有硬度高 高温承载能力强 抗氧化 耐磨损 热导率大 3 5 热膨胀系数小以及耐酸碱化学腐蚀等优异特性 在半导体 电子 汽车 原子能 环保节能等高科技领域有广泛的应用前景 产品技术含量高 目前美国 日本以 及西欧等工业发达国家的碳化硅结构陶瓷技术处于世界领先地位 碳化硅陶瓷产品主要有 碳化硅陶瓷产品主要有 各种冶炼炉衬 高温炉窑构件 铝电解槽 碳化硅板 衬板 支撑件 匣 钵 碳化硅砖 碳化硅坩埚 密封件 轴承 防弹片 硅碳棒 热交换管 加 热元件 避雷针 滤清器 刹车片 离合器 裁切工具 代替高级合金工具钢 硬质合金 耐热和耐酸合金 热电偶保护管 燃气轮叶片 火箭喷管等 六 纳米碳化硅六 纳米碳化硅 碳化硅纳米材料具有高的禁带宽度 高的临界击穿电场和热导率 小的介 电常数和较高的电子饱和迁移率 以及抗辐射能力强 机械性能好等特性 成 为制作高频 大功率 低能耗 耐高温和抗辐射器件的电子和光电子器件的理 想材料 碳化硅纳米线表现出的室温光致发光性 使其成为制造蓝光发光二极 管和激光二极管的理想材料 近年来的研究表明 微米级碳化硅晶须已被应用于 增强陶瓷基 金属基和聚合物基复合材料 这些复合材料均表现出良好的机械 性能 可以想象用强度硬度更高及长径比更大的碳化硅一维纳米材料作为复合 材料的增强相 将会使其性能得到进一步增强 碳化硅一维纳米材料具有阈值 场强低 电流密度大 高温稳定性好等优异特点可望作为电场发射材料 利用 这一特性可制成第三代新型电子光源 并将在图像显示技术方面发挥巨大作用 随着研究的深入 研究者还发现一维碳化硅纳米结构在储氢 光催化和传感等 领域都有广泛的应用前景 特点 特点 1 纳米碳化硅粉体具有纯度高 粒径分布范围小 高比表面积等特点 2 具有化学性能稳定 导热系数高 热膨胀系数小 耐磨性能好等特点 3 显微硬度为 2840 3320kg mm2 其硬度介于刚玉和金刚石之间 机械强 度 高于刚玉 4 具有优良的导热性能 还是一种半导体 高温时能抗氧化 用途 用途 1 制造结构器件 如冶金 化工 机械 航天及能源等行业中使用的滑动轴 承 液体燃料喷嘴 坩埚 大功率高频率模具 半导体元器件等 2 金属及其它材料表面处理 刀具 模具 耐热涂层 散热表面涂层 防 腐涂层及吸波涂层等 3 复合材料 制备金属基 陶瓷基 高分子基复合材料 七 碳化硅七 碳化硅 3D3D 打印材料打印材料 美国弗吉尼亚大学的舒尔曼博士自己创立了一家名为 Ceralink 的企业 使 用碳化硅 3D 打印材料已经接了包括军工订单在内的各类订单 成功商用 中国工程院院士卢秉恒院士在 2013 年上交会 3D 打印技术论坛 上曾表示 国内 3D 打印高端发展方向是航空航天领域 国家在该领域给予较多的科研支持 打印材料研究方向将向碳化硅复合材料 高介电陶瓷等超颖材料拓展 八 碳化硅晶片八 碳化硅晶片 碳化硅是继硅 砷化镓等第一 二代半导体之后的第三代新型半导体材料 4 5 碳化硅半导体具有高出传统硅数倍的禁带 漂移速度 临界场强 击穿电压 热导率 耐高温等优良特性 在高温 高压 高频 大功率 光电 抗辐射 微波性等电子应用领域和航天 军工 核能等极端环境应用有着不可替代的优 势 可广泛应用于国民经济的各个领域 如空调 光伏发电 风力发电 高效 电动机 混合和纯电动汽车 高速列车 智能电网 超高压输变电 LED 固体 照明等 未来手机和笔记本电脑的背景光市场将给碳化硅晶片提供巨大的需求 增长 由碳化硅电子器件所支撑的高科技产业链将高达几千亿美元 与传统技术相比 碳化硅半导体能减少高达 75 的能耗 大幅度减小电力 设备体积和重量 同时能大幅降低各项设备系统的整体成本并提高系统的可靠 性 碳化硅半导体已成为国际上公认的将引领电力电子 特别是大功率电力电 子下一个 50 年的最佳电子材料 高效节能的碳化硅器件将给电力电子行业带来 革命性的变化 随着世界第三次照明科技革命 市场应用前景诱人 目前 全球市场上碳化硅晶片价格昂贵 一片 2 吋碳化硅晶片的国际市场 价格高达 350 美元 比同等重量的黄金要贵上 10 倍 但仍供不应求 全球主要碳化硅晶片制造商是美国的科锐公司 2011 年发布了 6 吋晶体 占全球出货量的 60 是全球碳化硅晶片行业的先行者 日本新日铁住金 2014 年度开始量产 6 吋碳化硅晶圆产品 居第 2 位 国内碳化硅晶片的生产商在研发 技术 市场开发及商业运作等方面已有国内碳化硅晶片的生产商在研发 技术 市场开发及商业运作等方面已有 很大成功 主要有 很大成功 主要有 1 北京天科合达蓝光半导体责任有限公司 2 瀚天泰成电子科技 厦门 有限公司 3 山东天岳先进材料科技有限公司 4 新乡市神舟晶体科技发展有限公司 5 上海硅酸盐研究所 6 江阴皓睿光电新材料有限公司等 九 碳化硅纤维 晶须九 碳化硅纤维 晶须 是以有机硅化合物为原料经纺丝 碳化或气相沉积而制得具有 碳化硅 结构的无机纤维 属陶瓷纤维类 分类 分类 从形态上分有晶须和连续纤维两种 晶须是一种单晶 碳化硅的晶须直径一般为 0 1 2um 长度为 20 300um 外观是粉末状 连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和 热解而得到纯碳化硅长丝 生产厂家 生产厂家 连续丝于 1973 年由美国阿芙科公司投产 长丝则于 1980 年由日本碳素公 司建成生产 1985 年生产能力已达 24t 美国埃克森化学公司和日本东海碳素公 司等生产晶须 2016 年 4 月 5 日上午 碳化硅微粉及晶须产品 生产项目在西安航空基地 开工建设 据了解 该项目用地约 40 亩 总投资 1 8 亿元 计划今年实现一期 生产线投产 达产后可实现年产值 2 亿元以上 性能及应用 性能及应用 碳化硅纤维的最高使用温度达 1200 其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维 5 5 强度达 1960 4410MPa 在最高使用温度下强度保持率在 80 以上 模量为 176 4 294GPa 化学稳定性也好 碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料 耐高温材料包括热屏蔽材料 耐高温输送带 过滤高温气体或熔融金属的滤布等 用做增强材料时 常与碳 纤维或玻璃纤维合用 以增强金属 如铝 和陶瓷为主 如做成喷气式飞机的 刹车片 发动机叶片 着陆齿轮箱和机身结构材料等 还可用做体育用品 其 短切纤维则可用做高温炉材等 十 碳化硅十 碳化硅超颖材料超颖材料 美国斯坦福大学本周披露的最新研究成果显示 通过添加纳米原子 碳化 硅超颖材料可以达到 真正隐形 超颖材料在美国的研究已经有了十余年的历 史 由于自锐性好 光学相关的超颖材料基本都由碳化硅制成 十一 十一 碳化硅复合材料碳