合成碳硅石合成方法

碳化硅冶炼工艺

摘要：碳化硅的冶炼方法合成碳化硅所用的原料主要是以SiO2为主要成分的脉石英或石英砂与以C为主要成分的石油焦，低档次的碳化硅可用地灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。碳化硅有黑、绿两种。冶炼绿碳化硅时要求硅质原料中SiO2含量尽可能高，杂质含量尽量低。生产黑碳化硅时，硅质原料中的SiO2可稍低些。对石油焦的要求是固定碳含量尽可能高，灰分含量小于1.2%，挥发分小于12.0%，石油焦的粒度通常在2mm或1.5mm以下。木屑用于调整炉料的透气性能，通常的加入量为3%~5%（体积）。食盐仅在冶炼绿碳化硅时使用。

硅质原料与石油焦在2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅：

SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj

CO通过炉料排出。加入食盐可与Fe、Al等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体，便于CO气体排出。

关键词：碳化硅 冶炼方法 原料 石油焦 调整

Silicon carbide way to the focal raw materials

ABSTRACT：Silicon carbide Synthetic method of combining Silicon carbide the raw

materials, mainly SiO2 for the main ingredient quartz or sands and quartz in c for the main

elements of the oil is burnt，Lower-end establishments Silicon carbide use gray points in the

anthracite for raw materials.Auxiliary materials as chips and Table salt,Silicon carbide black,

化学气相沉淀法合成碳硅石单晶

一、概述

合成碳硅石也称为合成莫依桑石，天然的碳硅石是1904年最先由莫依桑发现于亚利桑那的陨石中，自然界极为稀少。早在1955年Lely就利用气相升华法生长出大颗粒的合成碳硅石，这种技术被称为Lely技术，但获得的是有六方的、三方的和立方晶系的多型的混合物，主要用作工业磨料和半导体材料。大约于二十世纪九十年代晚期，通过利用选定多型的定向种晶，生长出只由一种多型，即6H-SiC，4H-SiC，构成的大的单晶体。90年代末由北美的C3 Inc.公司作为首饰用投放于市场，并主要作为钻石的仿制品。目前合成碳硅石年产量达7万克拉。

二、合成碳硅石单晶的方法

该方法的设备结构简图如图1所示。

在高温常压条件下，用于生长合成碳硅石单晶的原料粉末经过多孔的石墨管后加热升华成气态，直接在籽晶上结晶，生长出梨晶状的SiC单晶体。整个过程既有物态的变化，也有物质结构的变化。

戴维斯专利的工艺条件为：

1）粉料的粒径应加以控制，并使用超声波振荡法填料。

2）种晶与粉料应属于同一多型，并且种晶的取向应稍稍偏离轴向。

3）生长初期应抽真空，而后施以低压氩气。

4）采用耐热的石墨套管加热，其中补给区温度为2300℃，晶体生长温度低于补给区温度100℃。

5）籽晶的旋转和生长过程中生长晶体位置的调整要准确无误，该方法能生长出达宝石级的有色6H型合成碳硅石晶体，直径12mm，厚度6mm，生长周期为6h。某些生长出的合成碳硅石梨晶表面显示出与钻石表面相似的三角形凹坑。

三、合成碳硅石的宝石学性质

化学成分：SiC；

晶系与光性：六方晶系，一轴晶、正光性；

颜色：近无色，常略带黄绿色色调；

光泽与透明度：金刚光泽，透明；

折射率：2.649-2.691，双折射率为0.042；加工后台面通常都垂直C轴，刻面棱重影明显，见图2。

色散： 0.104，强，大于钻石；

相对密度：3.22，在二碘钾烷中钻石下沉，莫依桑石上浮，图3；

２０Ｉ　７年第１２期　第４４卷总第３５０期　广　东　化　上　ｌｌ　ｌ，　ｌ　ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏ１１１　１　５９　碳量子点的特性与合成方法　石道飞，王彦　（　奠Ｊ火帅范人　譬，此ｊＵ豫ＪｌＪＪ能”料曩欺竹ｒ瞳＾　螗　｛　，安欺安』』＼２４６０Ｉ　Ｉ）　【摘　要】碳量子点（ＣＤｓ）作为最近几年新颖的发光村料正在取得广泛的关注　方法来介绍碳量子点。　【关键词】碳点－－Ｌ转换发ｊ乜：台成方法　［１｝　ｌ　分类号］ＴＱ　【文献标识码］Ａ　史章主爱通过综述碳最子点的特性以及近年来碳最　的合成　【定醢编号】１００７．１８６５（２０１７）１２　…５９，０２　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｏｔｓ　Ｓｈｉ　Ｄａｏｆｅｉ，Ｗａｎｇ　Ｙａｈ　（Ａｎｈｕｉ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｌ‘ａｌｏｒ）　ｏｌ、Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　Ａｎｑｉｌｌｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｎｑｉｎｇ　２４６０　Ｉ　Ｉ．Ｃｈｉｎａ　￣ｔｌｌＭｉ　ａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ　ｄｏｔｓ　ｈａ；ｃ　ａｉｌｌ’ａｃｔｅｄ　ｉｄｅ　ａｌ［ｅｌｌｔｉｏｎ　ａｓ　ａ　ｉｌｌ２￣，＼　ｐｅ　ｏｆ　ｌｕｍｉｎｃｓｃｅｎｌ　ｌｌｌａｌＣｌ’ｉａｌｓ　ｎｔｈｅｓｉｓ　ｎｌ￣ｌｈｏｄｓ　ｏｌ’ｃａｒｂｏｎ　ｄｏｔｓ、、ｈｉｃｈ　ｍａｋｅ［ＩＳ　ｋｎｏｖ，ＩＩ１ＯＩ　ｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｏｌｓ　Ｋｃｙ　ＯＩ’ｄ　：ｃａｒｂｏｎ　ｄｏｌｓ：　ＬＩ１）一ＣＯＩＩ＇ｖｃｒｓｌｉｍ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ｐｏｌｅｎｌｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　碳　』　点，又称碱点（Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｏｔｓ，ＣＤｓ）．是指　¨　／ｉｉ　ｌ～１０　ｉｉ１１＂１　ｌ乓仃　圯　…，　的碳撇十　。２００４　，Ｘｕ…等　ｊ　化用ＩＩ￣９ｆｔＤｋｔ　』　的　ｔ、　壁碳纳水符　紫外＿ｆＪ’照射Ｉ－　Ｊ　技…荧光　的物　这种　掣　比　料　脱则　｛起研宄人　人的兴趣　［２－３Ｉ．．　过』』｛　介段碳』．　ｉＩｊ莳　繁琐，提取纯化　啦，荧光　ｆ　Ｊ　Ｊ　：４ｔｑ￣ｆＬＣ。曰ｎ　ｔｉ｝｝亢Ｉ１　ｔ　＿、　唆ｒ”住寻找　ｆ欠他、　ｆ　的韦１　符，Ｊ‘ｉ　、搜　¨提高及仃效ｆ１．川碳　ｉＩ、Ｌｌ＇ｉ＂Ｊ荧）ｂｌ，７性　了Ｊ…　１　过碳源　种炎繁　，小列吱翰事常…的化　、　：　剂，人列自然抖的佗Ｉ．｝Ｉｌ＝Ｗ木　均ｉ　ｊ以ｆ１＿为碳源　）匕碳　Ｌ　１碳点的特性　１．１碳　＿ｎ０　此红移现豫　碳㈦　１０　射波长随竹激　浊Ｋ　增大而逐渐红：移，　脱皓ｊ典　ｌ　碳　ｆｌ＂Ｊ“）ＴＡＩ：移现象”・父，。　脱多元激发、多　技　的光谱　特　，退Ⅱ　特性　ｉ｝ｉＪｔ４：ｌ￣．ＪＤ２ｔ４－５１川绀　返一性质Ｉ　』‘能ｌｔｔ　Ｊ　面的　能　ｌ＝｝｝ｒｊ　故晦或　ｒ１吁　ｊ！Ｊ　、ｒ效应产：牛的．／ｆ　过　今也无浊　ｆｌｆ｝Ｊ芷ｆＪ　ＬＪ：　仟　而碳　Ｌ的　）ＬＨＬ．￣ｑ　‘　今争议ｆＩ！犬，　要世步研　宵推　。　

知识创造未来

1 / 2 合成碳硅石合成方法

合成碳硅石，也被称为合成石（Synthetic moissanite），是一种人工合成的宝石材料。碳硅石由碳和硅元素构成，其化学式为SiC。因为其物理特性和外观与天然钻石非常相似，因此被广泛用于珠宝制作和工业应用。本文将为大家介绍合成碳硅石的合成方法。

合成碳硅石主要有两种方法：高温合成法和化学气相沉积法。

高温合成法是最常用的合成碳硅石的方法之一。该方法主要通过将高纯碳粉末和高纯二氧化硅混合，然后置于高温下进行化学反应合成。这种方法需要在高温炉中加热，通常在大约2000摄氏度的条件下进行。在高温下，碳和硅反应生成SiC晶体。这种方法合成的碳硅石晶体质量较高，外观上接近天然钻石。

化学气相沉积法是另一种在实验室中常用的合成碳硅石的方法。该方法通过将甲烷气体和二氧化硅气体在高温下反应，生成碳硅石晶体。该方法产生的晶体质量高，较为透明，常用于研究领域或工业应用。

无论是哪种合成方法，都需要一定的实验设备和条件。在合成中，应该严格控制温度、时间和反应气体的纯度。合成碳硅石的过程需要严密监控，任何微小的错误都可能导致合成失败。 知识创造未来

2 / 2 为了提高合成碳硅石的质量，还可以通过控制合成过程中的附加元素来改变晶体的颜色。例如，向反应体系中添加B2O3可以使晶体呈现出蓝色，而掺杂氮元素则可以使晶体呈现出黄色。

合成碳硅石在珠宝制作领域有着广泛的应用。其外观接近天然钻石，硬度高，抗划伤性能强，且具备较高的光学折射率和分散率，因此被很多人喜爱并用于替代天然钻石。此外，碳硅石也在工业领域有着重要的应用，例如用作半导体材料、热传导材料等。

综上所述，合成碳硅石的方法主要有高温合成法和化学气相沉积法。无论是哪种方法，都需要严格控制反应条件和纯度。合成碳硅石不仅在珠宝制作领域有广泛应用，也在工业领域发挥着重要作用。