金刚砂【性质】
分子式为SiC,其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用。工业用金刚砂于1891年研制成功,是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量金刚砂存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
纯金刚砂是无色透明的晶体。工业金刚砂因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。金刚砂晶体结构分为六方或菱面体的 α-SiC和立方体的β-SiC(称立方金刚砂)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
金刚砂的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的金刚砂块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。
金刚砂有黑金刚砂和绿金刚砂两个常用的基本品种,都属α-SiC。①黑金刚砂含SiC约98.5%,其韧性高于绿金刚砂,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。②绿金刚砂含SiC99%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方金刚砂,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
金刚砂由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把金刚砂粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级金刚砂(含SiC约85%)是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,金刚砂还大量用于制作电热元件硅碳棒。
金刚砂的硬度很大,具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。