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黑碳化硅氧化的原因

点击次数:   更新时间:19/06/21 11:38:06     来源:www.3dyeweikang.com关闭分    享:
  黑碳化硅是现在化工行业常用到的一种材料,其自身稳定的耐受性和强度在多个行业均有作用,但是其良好性能是建立在正确存储和使用的前提下,因为其在某些环境下会出现表面氧化的问题,这会严重影响其使用效果。
  黑碳化硅材料在普通条件下(如大气1000℃-2000℃)具有较好的抗氧化性能,这是由于在高温条件下,材料表面形成了一层非常薄的、致密的、与基体集合牢固的SiO2膜,氧在SiO2氧化膜中的扩散系数非常小,因此材料的氧化非常缓慢。材料在这种富氧条件下的缓慢氧化称为惰性氧化。但在某些条件下,如在足够高的温度下或较低的氧分压下,SiC转化为挥发性的SiO2保护膜被环境腐蚀,这将导致材料被快速氧化,即产生活性氧化。而硅材料在使用过程中经常会遇到这种环境。到目前为止,对材料在高温、氧化气氛中,硅材料表面会生成致密的SiO2膜,它的反应为:
  SiC+3/2O2→ SiO2+CO
  SiC+2O2 →Sio2+CO2
  表层SiC到SiO2的转变导致材料的净重增加。这是惰性氧化的特性之一。但是研究表明,SiC的早期氧化产物为玻璃台态SiO2膜。随着氧化温度的升高,约800~1140℃,玻璃态SiO2膜发生晶化。相变将产生体积变化,这使得SiO2保护膜结构变得疏松,进而同黑碳化硅基体集合不牢。这样,其氧化保护作用骤减。另外,当黑碳化硅材料循环使用时,由于SiO2在500℃以下热膨胀系数变化较大,而基材的热膨胀系数变化不大,这样,保护膜与基材间热应力变化较大,保护膜易破裂。对于空隙较多的制品,如氮化硅结合材料,会发生晶界颈部氧化,产生的SiO2导致晶界处体积膨胀,膨胀应力将会导致制品破坏:的惰性氧化会产生气体产物,这将产生发泡现象,使SiO2膜的氧化保护作用减小。
  黑碳化硅出现氧化主要是由于高温或低氧分压的状况下导致其表层被外界侵蚀且发生反应,所以为了保证其使用效果就需要我们在使用时严格把控温度和环境等外界因素,从而确保材料的优良属性不会被破坏。
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