카바이드

카바이드(Carbide)는 탄소와 전기 양성적인 금속 또는 준금속 원소의 화합물을 통칭하는 용어입니다. 탄화물이라고도 불립니다. 카바이드는 다양한 화학적 조성과 구조를 가지며, 결합 특성에 따라 염형 카바이드(이온성 카바이드), 공유 카바이드, 금속성 카바이드(삽입형 카바이드) 등으로 분류됩니다.

주요 종류 및 특징

• 염형 카바이드 (이온성 카바이드): 알칼리 금속, 알칼리 토금속과 탄소의 화합물로, 물과 반응하여 아세틸렌 또는 메탄과 같은 탄화수소를 생성합니다. 대표적인 예로는 칼슘 카바이드(CaC₂)가 있으며, 아세틸렌 가스 제조에 사용됩니다.
• 공유 카바이드: 탄소와 규소(SiC, 탄화규소), 붕소(B₄C, 탄화붕소)의 화합물로, 매우 단단하고 화학적으로 안정하여 연마재, 내열 재료 등에 사용됩니다. 탄화규소는 '카보런덤'이라고도 불립니다.
• 금속성 카바이드 (삽입형 카바이드): 전이 금속과 탄소의 화합물로, 금속 격자 사이에 탄소 원자가 삽입된 구조를 가집니다. 매우 단단하고 높은 융점을 가지며, 초경합금의 주요 구성 성분으로 사용됩니다. 텅스텐 카바이드(WC), 티타늄 카바이드(TiC) 등이 대표적입니다.

활용 분야

카바이드의 높은 경도, 내열성, 화학적 안정성 등의 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

• 절삭 공구: 텅스텐 카바이드 기반의 초경합금은 금속 절삭, 광산 채굴 등에 사용되는 공구의 재료로 널리 사용됩니다.
• 연마재: 탄화규소, 탄화붕소 등은 높은 경도를 이용하여 연마재, 숫돌 등으로 사용됩니다.
• 내화 재료: 고온에서도 안정적인 특성을 가진 카바이드는 용광로, 로켓 노즐 등의 내화 재료로 사용됩니다.
• 화학 산업: 칼슘 카바이드로부터 아세틸렌을 제조하여 다양한 화학 제품 생산에 사용됩니다.

제조 방법

카바이드는 일반적으로 금속 산화물 또는 금속 분말과 탄소 분말을 고온에서 반응시켜 제조합니다. 예를 들어, 칼슘 카바이드는 석회(CaO)와 코크스(C)를 전기 아크로에서 반응시켜 얻습니다.

주의 사항

일부 카바이드는 물과 반응하여 가연성 가스를 생성하므로, 보관 및 취급에 주의해야 합니다. 특히 칼슘 카바이드의 경우 습기와 접촉하면 아세틸렌 가스가 발생하여 폭발 위험이 있습니다.