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碳化硅棒与气体介质的相互作用

硅碳棒与气体介质的作用:
建碳棒的化学组成与碳化硅接近,它的晶体结构与碳化佳相同,但由于硅碳棒的加工工艺不同如再结晶温度、制品压制密度、表面涂料等及气体介质作用的差别,使硅碳的使用寿命也会有所区别。根据热力学的计算,碳化硅在高温氧化气氛下是很不稳的,但它能在高温下的氧化气氛下长期使用,这在很大程度上是由于形成了二氧化硅薄膜保护作用的结果。因此硅碳同样以碳化硅的这种性能在高温中工作,通常使用温度为600-1500℃。
硅碳棒在高温中与气体介质作用,使硅碳棒的组织结构到破坏,电阻值增长,这种现象称为硅碳棒的老化。电阻增长的速度反映了硅碳棒与气体介质的反应速度。这不但气体介质有关,而且与硅碳棒表面发热温度,表面电负荷都有关,以下是硅碳在高温中与气体介质的作用及电阻增长情况。
1、在干燥空气中硅碳棒的氧化反应
硅碳榨在高温于干空气中氧化缓慢,电阻逐渐增加,氧化反应如下
                           SiC+202ー→SiO2+CO
建碳棒在空气中氧化后电阻增加率与硅碳棒使用温度的高低有关,使用温度愈高氧化愈剧烈,电阻增加率较大。
2、水蒸汽与硅碳棒的反应
微量蒸汽与硅碳棒的氧化作用就十分明显,在高温下水素汽与硅碳棒的反应相当强烈,反应方程式如下:

                                        Sic+3H2O-→SiO2+CO↑+3H2↑
由于上述原因,硅碳棒在水蒸汽中使用比在空气中使用电阻的增长速度要快的多。
3、氮气与硅碳棒的反应
在温度高于1400时,硅碳棒与氮生成一系列的氮化物,使硅碳棒的电阻显著的增加。在氮气中应用硅碳棒应控制在1300℃以下。
4、氢气与硅碳棒的反应
在温度达到1200时,氢气与硅碳棒开始反应,其反应方程式
Sic+ 2HSIH. +C
在氢气中使用硅碳棒,使用温度应控制在1200℃。
氨气(NH)在高温下分解为N2和H2,这两种气体与硅碳棒的反应以上讲过。在氨气中使用硅碳棒,温度应控制在1200℃以下。
6、硅碳棒与其他介质的反应
氯气在500℃时与硅碳棒反应、1200℃可以将构成硅碳棒的SiC成分完全分解。硫磺与硫的氧化物在1300℃与硅碳棒反应,将硅碳棒腐蚀,所以在应用中应将温度降低到1200。氢氟酸和氟化物在常温下能破坏硅碳棒表面的SiO2保护膜,使硅碳棒的使用寿命缩短。
三、硅碳棒与酸碱的作用

硅碳棒与酸碱的作用与碳化硅相同,由于二氧化硅保护膜的作用,硅碳棒的抗酸力强;抗碱性较差(SO2是弱酸性氧化物)。在高温下(1000℃以上)遇碱性熔渣时,易被熔融的碱和碱土金属侵蚀。对硅碳棒有破坏作用。200℃以下硅碳棒一般不受酸性熔剂侵蚀。

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