天然的碳化矽很少，工業上使用的為人工合成原料，俗稱金剛砂，是一種典型的共價鍵結合的化合物。碳化矽是耐火材料領域中最常用的非氧化物耐火原料之一。

    （1）碳化矽的性質：  碳化矽主要有兩種結晶形態：b-SiC 和 a-SiC。b-SiC 為麵心立方閃鋅礦型結構，晶格常數 a=0.4359nm。a-SiC 是 SiC 的高溫型結構，屬六方晶係，它存在著許多變體。 碳化矽的折射率非常高，在普通光線下為 2.6767~2.6480.各種晶型的碳化矽的密度接近，a-SiC 一般為3.217g/cm3，b-SiC 為 3.215g/cm3.純碳化矽是無色透明的，工業 SiC 由於含有遊離 Fe、Si、C 等雜質而成淺綠色或黑色。綠碳化矽和黑碳化矽的硬度在常溫和高溫下基本相同。SiC 熱膨脹係數不大，在25~1400℃平均熱膨脹係數為 4.5×10-6/℃。碳化矽具有很高的熱導率，500℃時為 64.4W/ (m·K)。常溫下SiC 是一種半導體。  碳化矽具有耐高溫、耐磨、抗衝刷、耐腐蝕和質量輕的特點。碳化矽在高溫下的氧化是其損害的主要原因。   

   （2）碳化矽磨料的合成：  ①碳化矽的冶煉方法，合成碳化矽所用的原料主要是以 SiO2 為主要成分的脈石低檔次的碳化矽可用低灰分的無煙煤為原料。輔助原料為木屑和食鹽。  碳化矽有黑、綠兩種。冶煉綠碳化矽時要求矽質原料中 SiO2 含量盡可能高，雜質含量盡量低。生產黑碳化矽時，矽質原料中的 SiO2 可稍低些。對石油焦的要求是固定碳含量盡可能高，灰分含量小於 1.2%，揮發分小於 12.0%，石油焦的粒度通常在 2mm 或 1.5mm 以下。木屑用於調整爐料的透氣性能，通常的加入量為 3% ~5%（體積）。食鹽僅在冶煉綠碳化矽時使用。

    矽質原料與石油焦在 2000~2500℃的電阻爐內通過以下反應生成碳化矽： SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj  CO 通過爐料排出。加入食鹽可與 Fe、Al 等雜質生成氯化物而揮發掉。木屑使物料形成多孔燒結體，便於CO 氣體排出。  碳化矽形成的特點是不通過液相，其過程如下：約從 1700℃開始，矽質原料由砂粒變為熔體，進而變為蒸汽（白煙）；SiO2 熔體和蒸汽鑽進碳質材料的氣孔，滲入碳的顆粒，發生生成 Sic 的反應；溫度升高至1700~1900℃時，生成 b-SiC；溫度進一步升高至1900~2000℃時，細小的 b-SiC 轉變為 a-SiC，a-SiC 晶粒逐漸長大和密實；爐溫再升至 2500℃左右，SiC 開始分解變為矽蒸汽和石墨。

      大規模生產碳化矽所用的方法有艾奇遜法和ESK 法。    艾奇遜法：傳統的艾奇遜法電阻爐的外形像一個長方形的槽子，它是有耐火磚砌成的爐床。兩組電極穿過爐牆深入爐床之中，專用的石墨粉爐芯體配置在電極之間，提供一條導電通道，通電時下產生很大的熱量。爐芯體周圍裝盛有矽質原料、石油焦和木屑等組成的原料，外部為保溫料。

      熔煉時，電阻爐通電，爐芯體溫度上升，達到 2600℃左右，通過爐芯體表麵傳熱給周圍的混合料，使之發生反應生成碳化矽，並逸出 CO 氣體。一氧化碳在爐表麵燃燒生成二氧化碳，形成一個柔和、起伏的藍色至黃色火焰氈被，一小部分為燃燒的一氧化碳進入空氣。待反應完全並冷卻後，即可拆除爐牆，將爐料分層分級揀選，經破碎後獲得所需粒度，通過水洗或酸堿洗、磁選等除去雜質，提高純度，再經幹燥、篩選即得成品。

      艾奇遜法設備簡單、投資少，廣泛為石階上冶煉 SiC 的工廠所采用。但該法的主要缺點在於無法避免粉塵和廢氣造成的汙染，冶煉過程排出的廢氣無法收集和再利用，無法減輕取料和分級時的繁重體力勞動，同時爐子的長度也不夠，通常僅幾米至幾十米長，生產經濟性不高。 ESK 法 1973 年，德國 ESK 公司對艾奇遜法進行了改進，發展了 ESK 法。Esk 法的大型 SiC 冶煉爐建立在戶外，沒有端牆和側牆，直線性或 U 型電極位於爐子底部，爐長達 60m，用聚乙烯袋子進行密封以回收爐內逸出的氣體，提取硫後將其通過管道小型火電廠發電。該爐可采用成本低、活性高、易反應的高硫分石油焦或焦炭作為原料，將原料硫含量由原來的 1.5%提高到 5.0%。

     ②碳化矽粉末的合成方法法三種。  固相法是通過二氧化矽和碳發生碳熱還原反應或矽粉和炭黑細粉直接在惰性氣氛中發生反應而製得碳化矽細粉。可以通過機械法將艾奇遜法或 ESK 法冶煉的碳化矽加工成 SiC 細粉。目前該方法製得的細粉表麵1~15m2/g,氧化物含量 1.0% 左右，金屬雜質含 量 1400~2800ppm（1ppm=10-6）。其細度和成分取決於粉碎、酸洗等後續處理工藝和手段。碳化矽粉末也可以由豎爐或高溫回轉窯連續化生產，可獲得高質量的 b-SiC 粉體。SiO2 細粉與碳粉混合料在豎爐的惰性氣氛中，在低於 2000℃的溫度下發生熱還原反應，合成 b-SiC 粉體。所獲得的 SiC 的粒度為合成碳化矽粉末的方法主要有固相法、液相法和氣相微米級。但往往含有非反應的 SiO2 和 C，需進行後續的酸洗和脫碳處理。利用高溫回轉窯也可生產出高質量的 SiC 細粉。

     液相反應法可製備高純度、納米級的 SiC 微粉，而且產品均勻性好，是一種具有良好發展前景的方法。液相反應法製備 SiC 微粉主要分為溶膠-凝膠法和聚合物熱分解法等。溶膠-凝膠法製備 SiC 微粉的核心是通過溶膠-凝膠反應過程，形成 Si 和 C 在分子水平上均勻分布的混合物或聚合物固體，升溫過程中，首先形成 S iO2 和 C 的均勻混合物，然後在 1400~1600℃溫度下發生碳熱還原反應生成 SiC。聚合物熱分解法主要是指加熱聚矽烷等聚合物，放出小單體，形成 Si-C 骨架。由熱解法製備的 SiC 均為 b-SiC。如果熱解溫度低於 1100℃，則為無定形 SiC。氣相法是用含矽的原料和含碳的原料通過氣相反應生成 SiC。根據加熱方式的不同可分為電阻爐和火焰加熱法、等離子和電弧加熱法、激光加熱法等。

       碳化矽磨料在現代工業生產中的應用範圍比較廣泛，人們所了解的是應用於磨料、磨具領域。但是隨著科學技術的進步，人們對碳化矽的認識也逐漸深入，由此開發了碳化矽在其他領域之外的用途，例如耐火材料用碳化矽、煉鋼脫氧劑、電子等。

  但是人們也逐漸發現了普通碳化矽的缺陷所在，因而對碳化矽的各項性能指標提出了更高的期望和要求。高純度、高韌性、高密度碳化矽，它在很多性能指標上與普通碳化矽有著比較大的區別。普通碳化矽隻限於做普通磨料和耐火材料範疇，所以限製了普通碳化矽的使用價值和應用範圍。

  高純度、高韌性、高密度碳化矽產品則不同，它不但韌性好、體積密度、吸水率、氣孔率和純度等各項指標是普通碳化矽無法與之相比的，最為優越的是它加工成微粉時，化學成份不降低，化學性質和物理性能保持原有的特性。基於這樣的原因，高純度、高韌性、高密度碳化矽被推崇備至，將高品質碳化矽產品用於各種高新技術領域。

  提高產品質量，減少碳化矽產品中的雜質成份含量。提高碳化矽產品的純度、韌性和強度，是碳化矽冶煉加工行業同仁們苦苦追求的奮鬥目標。

  影響碳化矽晶體質量的主要原因是雜質的存在。通常工業碳化矽產品中含有2%左右的雜質。雜質的存在，嚴重影響著碳化矽的使用性能。

  如何才能製造出高含量碳化矽產品呢？

  1.選用高純度的優質原材料

  2.提高冶煉功率

  3.保持較長的冶煉時間

  4.冶煉爐要有良好的保溫性

  5.冶煉爐要有良好的透氣性

  6.反應料要有準確的矽碳比

  7.選用低“鐵汙染”破碎設備進行加工

  綜上所述，提高和控製碳化矽磨料產品質量是一個係統的管理程序。從冶煉爐的設計，工藝參數的確立，原材料的嚴格要求，配料和冶煉過程的控製，到加工出廠銷售。是一個完整管理鏈。加強這個管理過程的監管，是保證生產出高質量碳化矽產品的關鍵。生產管理者要對這個過程實施有效控製，使生產工藝永恒運行在良好狀態。