Μαύρη σκόνη καρβιδίου του πυριτίου: Διαβαθμίσεις άμμου, ιδιότητες και πριόνισμα καλωδίων

Τι είναι το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου και πώς παρασκευάζεται

Το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα συνθετικό λειαντικό ορυκτό που παράγεται με την τήξη ενός φορτίου χαλαζιακής άμμου, πετρελαϊκού κωκ και πυριτίου σε έναν κλίβανο ηλεκτρικής αντίστασης. Ο κλίβανος φτάνει σε μια θερμοκρασία αρκετά υψηλή για να σχηματίσει κρυστάλλους άλφα καρβιδίου του πυριτίου, οι οποίοι στη συνέχεια συνθλίβονται, αλέθονται, καθαρίζονται και βαθμολογούνται. Το μαύρο χρώμα προέρχεται από τον υπολειμματικό ελεύθερο άνθρακα και σίδηρο στον κρύσταλλο και διακρίνει το υλικό από το πιο πράσινο, υψηλότερης καθαρότητας ποιότητας που χρησιμοποιείται για λείανση ακριβείας.

Η μορφή σκόνης γίνεται με άλεση του ακατέργαστου πλινθώματος και ταξινόμηση του κόκκου που προκύπτει σε αυστηρά ελεγχόμενα μεγέθη σωματιδίων. Οι λειαντικές σκόνες είναι προϊόντα ποιότητας micron-: η ταξινόμηση είναι αυστηρή και δεν πρέπει να εμφανίζονται σωματίδια μεγάλου μεγέθους, επειδή ένας μόνο χοντρός κόκκος μπορεί να χαράξει μια γκοφρέτα ημιαγωγών ή να χαράξει μια τελική επιφάνεια.

Ταξινόμηση βαθμών και άμμου

Οι λειαντικές σκόνες καρβιδίου του πυριτίου ταξινομούνται βάσει αναγνωρισμένων συστημάτων μεγέθους κόκκων και όχι μόνο με βάση τη χημεία. Οι μακρογρίτδες και οι μικροκόκκοι χαρακτηρίζονται στη σειρά F για συγκολλημένα λειαντικά και στη σειρά P για λειαντικά με επίστρωση, και τα εθνικά πρότυπα αντικατοπτρίζουν τις ίδιες σειρές μεγεθών.

Σύστημα	Σειρά	Πρότυπο αναφοράς	Τυπική χρήση
Μακρογρίττες σειράς F	F4 έως F220	ISO 8486-1, GB/T 2481.1	Συγκολλημένοι τροχοί, ανατινάξεις, πυρίμαχοι κόκκοι
Μικροκόκκους σειράς F	F230 έως F1200	ISO 8486-2	Λεπτό φινίρισμα, περιτύλιξη, γυάλισμα
Σειρά P	P12 έως P2500	ISO 6344	Επικαλυμμένα λειαντικά, χαρτιά και ζώνες
Micron σκόνη	Υπό-μικρό έως δεκάδες μικρόμετρα	Ελεγχόμενη περίθλαση με λέιζερ	Πολτός πριονίσματος σύρματος, περιτύλιξη ακριβείας

Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων επαληθεύεται με κοσκίνισμα για μακροκόκκους και με περίθλαση λέιζερ για μικροκόκκους, και το μέσο μέγεθος σωματιδίων, ή D50, αναφέρεται για κάθε παρτίδα. Το σχήμα των σωματιδίων έχει επίσης σημασία: οι μπλοκαρισμένοι, ισοαξονικοί κόκκοι κόβονται πιο ομοιόμορφα από τους επιμήκεις και η συνοχή του σχήματος είναι αυτό που διατηρεί σταθερή την απόδοση κοπής και την ποιότητα της επιφάνειας από τη μία παράδοση στην άλλη.

Τυπικές χημικές και φυσικές ιδιότητες

Ιδιοκτησία	Τυπική τιμή
Περιεκτικότητα σε καρβίδιο του πυριτίου	98,0 τοις εκατό ελάχιστο
Ελεύθερος άνθρακας	0,30 τοις εκατό μέγιστο
Οξείδιο του σιδήρου	0,60 τοις εκατό μέγιστο
Κρυσταλλική δομή	Εξαγωνικό άλφα καρβίδιο του πυριτίου
Σκληρότητα Mohs	9.5
Σκληρότητα Knoop	Περίπου 2500 κιλά ανά τετραγωνικό χιλιοστό
Ειδικό βάρος	3,1 έως 3,2 g/cm3
Χύδην πυκνότητα	Περίπου 1,2 έως 1,6 g/cm3 ανάλογα με το μέγεθος του κόκκου
Θερμική σταθερότητα	Διατηρεί τη σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία, διασπάται πάνω από περίπου 2700 βαθμούς Κελσίου

Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο στους κόκκους διέπει τη σκληρότητα του προϊόντος και η περιεκτικότητα σε σίδηρο διατηρείται χαμηλή επειδή ο σίδηρος αφαιρείται με μαγνητικό διαχωρισμό και, για τις καλύτερες ποιότητες, με πλύση με οξύ. Η σκόνη παραδίδεται ξηρή και ελεύθερη ροή, συσκευάζεται σε σάκους φραγμού υγρασίας-και σφραγίζεται για να διατηρηθεί η ταξινομημένη κατανομή μεγέθους.

Πριόνισμα καλωδίων πυριτίου και σύνθετων ημιαγωγών

Μία από τις μεγαλύτερες χρήσεις της λεπτής μαύρης σκόνης καρβιδίου του πυριτίου είναι ο τεμαχισμός εύθραυστου υλικού ημιαγωγού. Τα συρμάτινα πριόνια με βάση τον πολτό μεταφέρουν το λειαντικό στην κοπή, όπου ο κόκκος κάνει την εργασία κοπής και το σύρμα απλώς το μεταφέρει. Η διαδικασία εφαρμόζεται σε μονοκρυσταλλικό πυρίτιο 3 ιντσών έως 12 ιντσών, πολυπυρίτιο, κρύσταλλο χαλαζία και σύνθετο υλικό ημιαγωγού όπως το αρσενίδιο του γαλλίου.

Αποτελεσματικότητα κοπής- πιο σκληροί, καλά διαβαθμισμένοι κόκκοι αφαιρούν το υλικό γρηγορότερα, διατηρώντας παράλληλα τη φθορά του σύρματος εντός ορίων.

Ποιότητα επιφάνειαςΗ - στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων μειώνει τις υποεπιφανειακές ζημιές, κάτι που έχει σημασία για τις γυαλισμένες γκοφρέτες που ακολουθούν.

Έλεγχος κερφΤο - σταθερό μέγεθος και σχήμα κόκκου κρατούν σταθερό το πλάτος της κεφαλής, προστατεύοντας την απόδοση των ακριβών μονοκρυστάλλων.

Σταθερότητα πολτούΗ ελεγχόμενη χημεία της επιφάνειας - διατηρεί το λειαντικό σε αιώρηση και αποφεύγει την καθίζηση στη δεξαμενή υδαρούς πολτού.

Οι ίδιες ποιότητες σκόνης εξυπηρετούν το τύλιγμα χαλαζία, κεραμικά και ζαφείρι και λείανση σκληρών κραμάτων όπου τα εργαλεία διαμαντιών θα ήταν αντιοικονομικά.

Λειαντικές, Πυρίμαχες και Μεταλλουργικές Εφαρμογές

Λειαντικά συγκολλημένα και επικαλυμμένα- τροχοί λείανσης, τμήματα, ζώνες, χαρτιά και δίσκοι για χυτοσίδηρο, μη-σιδηρούχα μέταλλα, πέτρες, γυαλί και κεραμικά.

Αμμοβολή και προετοιμασία επιφανειών- μέσα ακατέργαστης αμμοβολής για αφαλάτωση και χάραξη.

Πυρίμαχα- έπιπλα κλιβάνου, κραδασμοί, χωνευτήρια και-ανθεκτικές επενδύσεις που πρέπει να αντέχουν σε θερμικό σοκ.

Μεταλλουργία- αποοξειδωτικός παράγοντας και προσθήκη κράματος στην παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, που συχνά παρέχονται ως μπρικέτες.

Κεραμικά και σύνθετα- υλικό αυτοκινήτου κλιβάνου, κεραμικά φίλτρα και ενίσχυση για σύνθετα μέρη ανθεκτικά στη φθορά-.

Ηλεκτρονικά και φωτοβολταϊκά- τα καθήκοντα κοπής και περιτύλιξης γκοφρέτας που περιγράφονται παραπάνω.

Παραγγελία και Ποιοτικός Έλεγχος

Μια παραγγελία χρειάζεται τέσσερις πληροφορίες για να τιμολογηθεί σωστά: η ονομασία grit ή micron, η ποσότητα, η τελική χρήση και το απαιτούμενο μέγιστο μέγεθος σωματιδίων. Από αυτό, ο προμηθευτής καθορίζει τον βαθμό, επιλέγει τη διαδρομή ταξινόμησης και επιβεβαιώνει την παρτίδα με περίθλαση λέιζερ ή ανάλυση κόσκινου. Οι συνήθεις έλεγχοι περιλαμβάνουν χημική ανάλυση για καρβίδιο του πυριτίου, ελεύθερο άνθρακα και οξείδιο σιδήρου, μαγνητικό διαχωρισμό για την απομάκρυνση της μεταλλικής μόλυνσης, έλεγχο υγρασίας πριν από τη συσκευασία και δείγμα κατακράτησης κάθε παρτίδας. Η τυπική συσκευασία είναι σάκοι φραγής υγρασίας 25 κιλών- μέσα σε σάκους χύδην ενός τόνου ή σε παλέτες, οι οποίοι διατηρούν τις λεπτές ποιότητες στεγνές και ανέπαφες κατά τη διάρκεια των μακρινών θαλάσσιων μεταφορών.

Το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου είναι το οικονομικό εργαλείο της οικογένειας του καρβιδίου του πυριτίου: χαμηλότερη καθαρότητα από την πράσινη ποιότητα, αλλά πιο σκληρό, και επομένως προτιμάται όπου η ανθεκτική αιχμή κοπής και η υψηλή απόδοση όγκου έχουν μεγαλύτερη σημασία από το καλύτερο δυνατό φινίρισμα.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του μαύρου και του πράσινου καρβιδίου του πυριτίου;
Το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου έχει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε καρβίδιο του πυριτίου, συνήθως 98 τοις εκατό ή περισσότερο, και είναι πιο σκληρό και λιγότερο εύθρυπτο, ενώ το πράσινο καρβίδιο του πυριτίου είναι υψηλότερης καθαρότητας, πιο εύθρυπτος κόκκος που προτιμάται για λείανση ακριβείας σκληρών υλικών.

Ε: Πώς είναι εγγυημένο το μέγεθος του κόκκου;
Κάθε παρτίδα ταξινομείται σε ένα τυπικό εύρος μεγεθών και στη συνέχεια επαληθεύεται με ανάλυση κόσκινου για μακροκόκκους ή περίθλαση λέιζερ για μικρογρίτους, με το μέσο μέγεθος σωματιδίων να αναφέρεται στο αρχείο επιθεώρησης.

Ε: Γιατί το σχήμα των σωματιδίων έχει μεγαλύτερη σημασία από το μέγεθος μόνο;
Οι μπλοκαρισμένοι κόκκοι κόβονται ομοιόμορφα και κρατούν μια προβλέψιμη κεφαλή, ενώ οι επιμήκεις ή νιφάδες κόκκοι προκαλούν ανομοιόμορφη κοπή, μεγαλύτερη φθορά του σύρματος και φτωχότερο φινίρισμα επιφάνειας.

Ε: Είναι το μαύρο καρβίδιο του πυριτίου κατάλληλο για τεμαχισμό ηλιακής γκοφρέτας;
Ναί. Οι λεπτές ποιότητες χρησιμοποιούνται στο πριόνισμα σύρματος πολτού μονοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού πυριτίου καθώς και κρυστάλλων χαλαζία και σύνθετων ημιαγωγών.

Ε: Ποια όρια σιδήρου και ελεύθερου άνθρακα είναι τυπικά;
Το υλικό λειαντικής ποιότητας παρέχεται συνήθως με ελεύθερο άνθρακα στο μέγιστο 0,30 τοις εκατό και οξείδιο του σιδήρου στο μέγιστο 0,60 τοις εκατό, με μαγνητικό διαχωρισμό και πλύση με οξύ που χρησιμοποιείται για την επίτευξη αυτών των επιπέδων.

Ε: Πώς συσκευάζεται η σκόνη για εξαγωγή;
Η σκόνη στεγνώνει, σφραγίζεται σε σάκους φραγής υγρασίας-και συσκευάζεται σε μονάδες 25 κιλών σε παλέτες ή σε σακούλες χύμα ενός τόνου, έτσι ώστε το ταξινομημένο εύρος μεγεθών να παραμένει ανέπαφο.