عملية تصنيع كربيد السيليكون التفاعلي

كربيد السيليكون المتفاعل هو مادة مهمة عالية الحرارة، ذات قوة عالية، وصلابة عالية، ومقاومة عالية للتآكل، ومقاومة عالية للتآكل ومقاومة عالية للأكسدة وغيرها من الخصائص الممتازة، ويستخدم على نطاق واسع في الآلات، والفضاء، والصناعة الكيميائية، والطاقة وغيرها من المجالات.

 

1. تحضير المواد الخام

يُحضّر كربيد السيليكون التفاعلي الخام بشكل أساسي من الكربون ومسحوق السيليكون، ويمكن استخدام الكربون مع مجموعة متنوعة من المواد المحتوية على الكربون، مثل فحم الكوك، والجرافيت، والفحم الحجري، وغيرها. عادةً ما يُختار مسحوق السيليكون بحجم جسيمات يتراوح بين 1 و5 ميكرومتر. أولًا، يُخلط الكربون ومسحوق السيليكون بنسب معينة، مع إضافة كمية مناسبة من المادة الرابطة وعامل التدفق، مع التقليب بالتساوي. بعد ذلك، يُوضع الخليط في مطحنة كرات لطحنه بالكرات لمزيد من الخلط والطحن الموحد حتى يصبح حجم الجسيمات أقل من ميكرومتر واحد.

2. عملية الصب

تُعد عملية التشكيل إحدى الخطوات الرئيسية في تصنيع كربيد السيليكون. ومن عمليات التشكيل الشائعة: التشكيل بالضغط، والتشكيل بالحقن، والتشكيل الثابت. يُقصد بالتشكيل بالضغط وضع الخليط في القالب وتشكيله تحت ضغط ميكانيكي. أما التشكيل بالحقن، فيُقصد به خلط الخليط بالماء أو المذيب العضوي، وحقنه في القالب باستخدام محقنة تحت ضغط تفريغ، وتشكيل المنتج النهائي بعد تجميده. أما التشكيل بالضغط الثابت، فيُقصد به وضع الخليط في القالب تحت حماية التفريغ أو الغلاف الجوي، وذلك للتشكيل بالضغط الثابت، وعادةً ما يكون ذلك عند ضغط يتراوح بين 20 و30 ميجا باسكال.

3. عملية التلبيد

يُعدّ التلبيد خطوةً أساسيةً في عملية تصنيع كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا. تؤثر درجة حرارة التلبيد، ووقت التلبيد، وأجواء التلبيد، وعوامل أخرى على أداء كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا. تتراوح درجة حرارة التلبيد عادةً بين 2000 و2400 درجة مئوية، ويتراوح وقت التلبيد عادةً بين ساعة وثلاث ساعات، ويكون جو التلبيد خاملًا عادةً، مثل الأرجون والنيتروجين، وما إلى ذلك. أثناء التلبيد، يخضع الخليط لتفاعل كيميائي لتكوين بلورات كربيد السيليكون. في الوقت نفسه، يتفاعل الكربون أيضًا مع الغازات في الغلاف الجوي لإنتاج غازات مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، مما يؤثر على كثافة وخصائص كربيد السيليكون. لذلك، يُعدّ الحفاظ على جوّ تلبيد مناسب ووقت تلبيد مناسب أمرًا بالغ الأهمية لتصنيع كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا.

4. عملية ما بعد العلاج

يتطلب كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا عملية معالجة لاحقة بعد التصنيع. تشمل عمليات المعالجة اللاحقة الشائعة التشغيل الآلي، والطحن، والتلميع، والأكسدة، وغيرها. صُممت هذه العمليات لتحسين دقة وجودة سطح كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا. من بينها، تُعد عملية الطحن والتلميع طريقة معالجة شائعة، تُحسّن تشطيب وتسطيح سطح كربيد السيليكون. تُشكل عملية الأكسدة طبقة أكسيد لتعزيز مقاومة الأكسدة والاستقرار الكيميائي لكربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا.

باختصار، يُعدّ تصنيع كربيد السيليكون بالتلبيد التفاعلي عمليةً معقدةً تتطلب إتقان تقنيات وعمليات متنوعة، بما في ذلك تحضير المواد الخام، والتشكيل، والتلبيد، والمعالجة اللاحقة. ولا يُمكن إنتاج مواد كربيد السيليكون عالية الجودة بالتلبيد التفاعلي لتلبية احتياجات مختلف مجالات التطبيق إلا من خلال إتقان هذه التقنيات والعمليات بشكل شامل.