炭黑常用于金屬碳化物和工程陶瓷用碳化物做碳化原料。
金屬碳化物如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉬、碳化鈮、碳化鉭等都是在1200~2000℃的溫度下由鎢等金屬和碳相互作用而生成的。
以碳化鎢、碳化鈦為基礎(chǔ)的硬質(zhì)合金體系中,在工業(yè)生產(chǎn)時(shí), 既使用炭黑作配碳材料,也使用炭黑作石墨管電阻爐的絕熱材料。實(shí)踐表明,炭黑中的不純物(如水分、灰分、揮發(fā)分、硫含量等)愈低食好,特別是硫含量對(duì)碳化鎢顆粒中的單晶粒度和硬質(zhì)合金的組織結(jié)構(gòu)有明顯的影響,當(dāng)炭黑硫含量較低時(shí)碳化鎢粒度較均勻,合金的抗彎強(qiáng)度較高。四川瀘州炭黑廠生產(chǎn)的冶金用炭黑其硫含量不大于0.020%,已被硬質(zhì)合金廠采用。
其他碳化物,如碳化硅、碳化硼、碳化鋯等是工程陶瓷或高溫耐火材料的主要原材料。傳統(tǒng)的碳化硅是將硅質(zhì)原料如石英砂和碳質(zhì)原料如焦炭、無煙煤等在高溫電爐中(爐芯溫度200℃)生產(chǎn)的。其原料價(jià)格低,反應(yīng)操作簡(jiǎn)單,容易制備性能穩(wěn)定的α-SiC。缺點(diǎn)是能耗高,而且生成的碳化硅塊質(zhì)地堅(jiān)硬,純度低,需長時(shí)間粉碎和反復(fù)提純才能滿足粒度和純度要求,還存在粉末尺寸分布寬和晶粒形狀不均等問題。
為了降低反應(yīng)溫度,改善碳化硅產(chǎn)品的粒度、晶形和活性,人們作了許多改進(jìn),例如采用炭黑在2000℃以下、非氧化氣霧中將粒度10μm以下的SiO2粉末還原成β-SiC。這樣不要粉碎,經(jīng)過(或不經(jīng)過)脫硅、脫碳處理即可用作工程陶瓷饒結(jié)原料。
作為碳化物原料,對(duì)炭黑的要求主要是純度要高,不純物特別是硫含量要少,容易分散等。