碳化硅的制作工艺及市场发展现状的资金申请

第一节 碳化硅的定义

金刚砂又名碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。 碳化硅又称碳硅石。（资金申请）

第二节 碳化硅的制作工艺

由于天然含量甚少，碳化硅主要多为人造。常见的方法是将石英砂与焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中，加热到2000°C左右高温，经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料，但其应用范围却超过一般的磨料。例如，它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的首选窑具材料之一，它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等。制备SiC制品首先要制备SiC冶炼块[或称：SiC颗粒料，因含有C且超硬，因此SiC颗粒料曾被称为：金刚砂。但要注意：它与天然金刚砂(也称：石榴子石)的成分不同。在工业生产中，SiC冶炼块通常以石英、石油焦等为原料，辅助回收料、乏料，经过粉磨等工序调配成为配比合理与粒度合适的炉料(为了调节炉料的透气性需要加入适量的木屑，制备绿碳化硅时还要添加适量食盐)经高温制备而成。高温制备SiC冶炼块的热工设备是专用的碳化硅电炉，其结构由炉底、内面镶有电极的端墙、可卸式侧墙、炉心体(全称为：电炉中心的通电发热体，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形状与尺寸安装在炉料中心，一般为圆形或矩形。其两端与电极相连)等组成。该电炉所用的烧成方法俗称：埋粉烧成。它一通电即为加热开始，炉心体温度约2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，炉料达到1450℃时开始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃时形成)，且放出co。然而，≥2600℃时SiC会分解，但分解出的si又会与炉料中的C生成SiC。每组电炉配备一组变压器，但生产时只对单一电炉供电，以便根据电负荷特性调节电压来基本上保持恒功率，大功率电炉要加热约24 h，停电后生成SiC的反应基本结束，再经过一段时间的冷却就可以拆除侧墙，然后逐步取出炉料。

高温煅烧后的炉料从外到内分别是：未反应料(在炉中起保温作用)、氧碳化硅羼(半反应料，主要成分是C与SiO。)、粘结物层(是粘结很紧的物料层，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸盐)、无定形物层(主要成分是70%～90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸盐)、二级品SiC层(主要成分是90%～95%SiC，该层已生成六方SiC即口一SiC，但结晶体较小、很脆弱，不能作为磨料)、一级品SiC层(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大结晶体)、炉芯体石墨。在上述各层料中，通常将未反应料和一部分氧碳化硅层料作为乏料收集，将氧碳化硅层的另一部分料与无定形物、二级品、部分粘结物一起收集为回炉料，而一些粘结很紧、块度大、杂质多的粘结物则抛弃之。而一级品则经过分级、粗碎、细碎、化学处理、干燥与筛分、磁选后就成为各种粒度的黑色或绿色的SiC颗粒。要制成碳化硅微粉还要经过水选过程；要做成碳化硅制品还要经过成型与结烧的过程。

第三节 碳化硅市场发展现状及趋势

2016年中国碳化硅产能为230万左右，盘踞环球75%左右的份额。因为产能多余重大，今年多半企业的开工率不敷5成。另外，中国也是碳化硅最大消费国。2016年，中国消费量达到了65万吨左右，盘踞环球消费市场份额50%左右。

2013年中国撤消碳化硅入口配额以后，入口量敏捷爬升。2016年，中国碳化硅入口量达到了32万吨。中国之外的地域，欧洲成为第二大生产国及消费国。2016年欧洲碳化硅产量在20万吨左右，而需要量达到了30万吨左右，需靠入口来满意本身需要。

预计到2022年，全球碳化硅(silicon carbide，以下简称SiC)市场规模将达到6.174亿美元，2017-2022年期间的复合年增长率为17.4%。

半导体SiC器件在高温、高电压环境下所展现出来的性能，电机驱动的需求增长，降低整体系统尺寸的能力，SiC在射频(radio frequency, RF)器件和蜂窝基站的应用有所增加等驱动因素，将在预测期内促进全球SiC市场获得增长。

按器件细分，SiC二极管市场有望占据最大市场份额，预测期内的复合年增长率将稳健增长。该市场的增长主要归因于射频和蜂窝基站应用对SiC二极管的广泛使用。

另一方面，由于SiC场效应晶体管(MOSFETs)和SiC二极管在各种应用中被使用用地越来越多，SiC模组将在预测期内实现最高复合年增长率。

按晶圆尺寸细分，预计2017~2022年期间，6英寸及以上的SiC晶圆将有望达到最高复合年增长率。对6英寸及以上的SiC晶圆需求正在上升，因为与2英寸和4英寸的SiC晶圆相比，它们可以制造出更多器件。

碳化硅依照表面可分为玄色碳化硅和绿色碳化硅。因为其良好性子，碳化硅被普遍用于冶金行业，研磨料，耐火材料，陶瓷和电子行业。2016年，冶金行业仍然是碳化硅最大的利用领域，盘踞了33%的市场利用份额。将来，跟着对晋升动力效力的需要日趋增加，电力电子元器件市场将迎来商机，而基于碳化硅的电子器件将会遭到人们的存眷，来自电子行业的需要预计会成为碳化硅市场增加的动力之一。

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