Порошок карбид кремния 53С

Карбид кремния (SiC, карборунд) — искусственный абразивный материал, по твёрдости уступающий только алмазу и нитриду бора. Твёрдость по шкале Мооса: 9,0–9,5. Высокая хрупкость зерна обеспечивает самозатачивание в процессе шлифования: при разрушении образуются новые острые режущие кромки. Это принципиальное отличие от электрокорунда, определяющее выбор карбида кремния для обработки твёрдых, хрупких и вязких материалов.

Промышленный абразивный карбид кремния выпускают трёх видов продукции: шлифовальное зерно, шлифовальный порошок и микрошлифовальный порошок. Деление обусловлено размером зерна и методом классификации при производстве. Химический состав регламентирован ГОСТ 26327-84, зерновой состав — ГОСТ 3647-80 и ГОСТ 52381-2005 (система FEPA).

Марки абразивного карбида кремния

По ГОСТ 26327-84 абразивный карбид кремния выпускают четырёх марок: два чёрных и два зелёных. Цвет обусловлен составом примесей: зелёный цвет характерен для более чистого SiC, чёрный — для материала с примесями железа, алюминия и других элементов.

Чёрный карбид кремния: марки 53С и 54С

Зёрна чёрного карбида кремния имеют пластинчатую форму и повышенную хрупкость, что обеспечивает активное самозатачивание. Применяется для обработки чугуна, цветных металлов, твёрдых сплавов, стекла, керамики и камня.

Марка	Содержание SiC, %	Магнитный материал, %	Типичное применение
53С	не менее 96	не более 0,30	Свободное шлифование, шлифовальная шкурка
54С	не менее 97	не более 0,13–0,20	Абразивный инструмент на всех видах связок

Марка 53С используется преимущественно для свободного шлифования и производства шлифовальной шкурки. Марка 54С — для изготовления инструментов на бакелитовой, вулканитовой и керамической связках, в том числе для обработки твёрдых сплавов вольфрама.

Зелёный карбид кремния: марки 63С и 64С

Зелёный карбид кремния отличается более высокой степенью чистоты. Содержание зёрен зелёного цвета в шлифовальных материалах зернистости №63–16 по ГОСТ 26327-84: не менее 80% для марки 63С и не менее 90% для марки 64С.

Марка	Содержание SiC, %	Магнитный материал, %	Типичное применение
63С	не менее 98	не более 0,15	Инструмент на керамической связке, шлифование твёрдых сплавов
64С	не менее 99	не более 0,05	Прецизионное шлифование, обработка полупроводниковых пластин

Зелёный карбид кремния 64С применяется для прецизионного шлифования деталей из твёрдых сплавов, а также при обработке германиевых и кремниевых пластин, оптического стекла и других материалов, требующих минимального загрязнения поверхности.

Виды продукции и методы классификации зёрен

Деление на шлифовальное зерно, шлифовальный порошок и микрошлифовальный порошок определяется размером зерна и методом разделения по фракциям.

Шлифовальное зерно

Зернистость №16–200 по ГОСТ 3647-80 (F12–F80 по FEPA). Размер зёрен: от 160 до 2500 мкм. Разделение по фракциям производится ситовой классификацией. Используется для изготовления шлифовальных кругов, сегментов, брусков и хонинговального инструмента.

Шлифовальный порошок

Зернистость №3–12 по ГОСТ 3647-80 (F90–F220 по FEPA). Размер зёрен: от 50 до 160 мкм. Разделение — также ситовое. Применяется для производства шлифовальной шкурки, мягких кругов, при свободном шлифовании и притирке.

Микрошлифовальный порошок

Зернистость М5–М63 по ГОСТ 3647-80 (F230–F1200 по FEPA). Размер зёрен: от 3 до 63 мкм. Разделение по фракциям в этом диапазоне ситовым методом невозможно: применяют гидравлическую классификацию — седиментацию или элютриацию в водной среде. Размер зёрен контролируют под микроскопом. Используется для доводки, тонкого хонингования, полирования оптических деталей, обработки полупроводниковых пластин.

Зернистость: обозначения по ГОСТ 3647-80 и FEPA

В России параллельно действуют две системы обозначения зернистости. ГОСТ 3647-80 — исторически действующий стандарт. ГОСТ 52381-2005 — введён на основе стандартов FEPA (Европейская федерация производителей абразивов), применяется при поставках на экспорт и при работе с зарубежными партнёрами.

Вид продукции	ГОСТ 3647-80	FEPA / ГОСТ 52381-2005	Размер зерна, мкм
Шлифовальное зерно	№16–200	F12–F80	160–2500
Шлифовальный порошок	№3–12	F90–F220	50–160
Микрошлифовальный порошок	М5–М63	F230–F1200	3–63

Ориентировочное соответствие между системами (для шлифовального зерна): F12 ≈ №160 (2000–1600 мкм), F16 ≈ №125 (1600–1250 мкм), F24 ≈ №80 (1000–800 мкм), F46 ≈ №32–40 (315–500 мкм), F80 ≈ №16 (200–160 мкм). Для точного соответствия следует пользоваться таблицей приложения ГОСТ 3647-80 или ГОСТ 52381-2005.

Физико-химические свойства

Теоретический состав SiC: 70,04% Si + 29,96% C. Молекулярная масса: 40,09. Химически чистый карбид кремния бесцветен; промышленный продукт окрашен в зелёный или чёрно-синий цвет примесями (Fe, Al, Mg, Ti и др.).

Свойство	Значение
Твёрдость по Моосу	9,0–9,5
Твёрдость по Виккерсу	28–35 ГПа
Плотность (α- и β-модификации)	3,12–3,23 г/см³
Начало диссоциации (в инертной среде)	выше 2050 °С
Интенсивное испарение	2700–2800 °С
Окисление на воздухе	выше 1000 °С (образование защитного слоя SiO₂)
Коэффициент теплового расширения (0–1700 °С)	4,3–4,5 · 10⁻⁶ °С⁻¹
Химическая стойкость	Стоек к большинству минеральных кислот; разрушается концентрированными HF, HNO₃, H₃PO₄

Карбид кремния не плавится при нормальном давлении — при нагреве выше 2050 °С начинается диссоциация с испарением кремния, что ограничивает его применение в высокотемпературных процессах. При нагреве выше 1000 °С на воздухе поверхность зерна покрывается тонким слоем SiO₂, который замедляет дальнейшее окисление.

SiC существует в двух основных полиморфных модификациях: кубической β-SiC (стабильна ниже ~2100 °С) и гексагональной α-SiC. Превращение β → α происходит в диапазоне 2100–2500 К. Промышленный абразивный карбид кремния представляет собой смесь политипов, преимущественно α-модификации.

Производство: процесс Ачесона

Промышленный карбид кремния получают по методу Ачесона (1891 г.) — нагревом смеси кремнезёма (SiO₂, кварцевый песок) и углерода (кокс) в электрической печи сопротивления с угольным сердечником при температуре 1500–2200 °С:

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

Синтезированный материал дробят, рассеивают и классифицируют по фракциям. Шлифовальное зерно и порошки (зерно ≥50 мкм) разделяют ситовым методом. Микрошлифпорошки (≤63 мкм) получают гидравлической классификацией. Зелёный карбид кремния образуется в наиболее чистой зоне — в непосредственной близости от нагревательного сердечника, чёрный — в периферийных зонах с более высоким содержанием примесей.

Применение карбида кремния по видам продукции

Шлифовальное зерно (№16–200 / F12–F80)

Изготовление шлифовальных и отрезных кругов, хонинговальных брусков и сегментов. Наиболее эффективен при обработке твёрдых сплавов, чугуна, бронзы, алюминия, керамики, карбида вольфрама. На керамической связке — для обработки твёрдосплавного инструмента; на бакелитовой — для обдирочного шлифования чугуна и цветных металлов.

Шлифовальный порошок (№3–12 / F90–F220)

Производство шлифовальной шкурки, нетканых абразивных материалов, свободное шлифование стекла, камня и керамики. Также применяется для притирки сопрягаемых поверхностей из чугуна и твёрдых сплавов, обработки кварца.

Микрошлифовальный порошок (М5–М63 / F230–F1200)

Финишная обработка оптических деталей (стекло, кристаллы), доводка германиевых и кремниевых пластин, полирование керамических изделий, притирка прецизионных пар трения. Марка 64С в этом диапазоне — для работ, требующих минимального загрязнения поверхности примесями.

Подробно о зелёном карбиде кремния 63С — на странице Зелёный карбид кремния 63С; о чёрном карбиде кремния — на странице Карбид кремния чёрный.

Формы поставки

Абразивный карбид кремния поставляется в следующих формах:

Вид продукции	Марки	Стандарт на зерновой состав	Упаковка
Шлифовальное зерно	53С, 54С, 63С, 64С	ГОСТ 3647-80 / FEPA	Мешки 25–50 кг, МКР (биг-бэг) 1 т
Шлифовальный порошок	53С, 54С, 63С, 64С	ГОСТ 3647-80 / FEPA	Мешки 25–50 кг, МКР 1 т
Микрошлифовальный порошок	53С, 54С, 63С, 64С	ГОСТ 3647-80 / FEPA	Мешки 25–50 кг

Поставки осуществляются по России. Минимальная партия, наличие конкретных зернистостей и марок — по запросу.