Monokrystal SiC je polovodičový materiál skupiny IV-IV složený ze dvou prvků, Si a C, ve stechiometrickém poměru 1:1. Jeho tvrdost je druhá nejtvrdší hned po diamantu.
Metoda redukce uhlíku z oxidu křemičitého pro přípravu SiC je založena hlavně na následujícím chemickém reakčním vzorci:
Reakční proces redukce oxidu křemičitého uhlíkem je relativně složitý, přičemž reakční teplota přímo ovlivňuje konečný produkt.
V procesu přípravy karbidu křemíku se suroviny nejprve umístí do odporové pece. Odporová pec se skládá z koncových stěn na obou koncích, s grafitovou elektrodou uprostřed, a jádro pece spojuje obě elektrody. Na obvod jádra pece se nejprve umístí suroviny účastnící se reakce a poté se na obvod umístí materiály používané pro uchování tepla. Po zahájení tavení se odporová pec zapne a teplota stoupne na 2 600 až 2 700 stupňů Celsia. Elektrická tepelná energie se přenáší do vsázky přes povrch jádra pece, což způsobuje její postupné zahřívání. Když teplota vsázky překročí 1 450 stupňů Celsia, dochází k chemické reakci, při které vzniká karbid křemíku a oxid uhelnatý. S pokračujícím procesem tavení se oblast s vysokou teplotou ve vsázce postupně rozšiřuje a množství vytvořeného karbidu křemíku se také zvyšuje. Karbid křemíku se v peci kontinuálně tvoří a odpařováním a pohybem krystaly postupně rostou a nakonec se shromažďují do válcových krystalů.
Část vnitřní stěny krystalu se začíná rozkládat v důsledku vysoké teploty přesahující 2 600 stupňů Celsia. Křemíkový prvek vzniklý rozkladem se rekombinuje s uhlíkovým prvkem ve vsázce za vzniku nového karbidu křemíku.
Po dokončení chemické reakce karbidu křemíku (SiC) a pec se ochladí, může začít další krok. Nejprve se demontují stěny pece a poté se suroviny v peci vybírají a třídí vrstvu po vrstvě. Vybrané suroviny se drtí, aby se získal požadovaný granulovaný materiál. Následně se nečistoty v surovinách odstraní promýváním vodou nebo čištěním kyselými a alkalickými roztoky, magnetickou separací a dalšími metodami. Vyčištěné suroviny je třeba vysušit a poté znovu prosít, aby se získal čistý prášek karbidu křemíku. V případě potřeby lze tyto prášky dále zpracovávat podle skutečného použití, například tvarováním nebo jemným mletím, za účelem výroby jemnějšího prášku karbidu křemíku.
Konkrétní kroky jsou následující:
(1) Suroviny
Mikroprášek zeleného karbidu křemíku se vyrábí drcením hrubšího zeleného karbidu křemíku. Chemické složení karbidu křemíku by mělo být vyšší než 99 % a obsah volného uhlíku a oxidu železa by měl být menší než 0,2 %.
(2)Zlomené
Pro drcení písku karbidu křemíku na jemný prášek se v Číně v současnosti používají dvě metody, jednou je přerušované drcení v mokrém kulovém mlýně a druhou je drcení pomocí práškového mlýna s prouděním vzduchu.
(3) Magnetická separace
Bez ohledu na to, jaká metoda se používá k drcení prášku karbidu křemíku na jemný prášek, obvykle se používá mokrá magnetická separace a mechanická magnetická separace. Je to proto, že při mokré magnetické separaci nevzniká žádný prach, magnetické materiály jsou kompletně odděleny, produkt po magnetické separaci obsahuje méně železa a magnetické materiály odnášejí také méně prášku karbidu křemíku.
(4) Oddělování vody
Základním principem metody separace vody je využití různých rychlostí usazování částic karbidu křemíku různých průměrů ve vodě k provedení třídění částic podle velikosti.
(5) Ultrazvukové screening
S rozvojem ultrazvukové technologie se také široce používá v ultrazvukovém screeningu mikropráškové technologie, která v podstatě dokáže vyřešit problémy s screeningem, jako je silná adsorpce, snadná aglomerace, vysoká statická elektřina, vysoká jemnost, vysoká hustota a nízká specifická hmotnost.
(6) Kontrola kvality
Kontrola kvality mikroprášku zahrnuje chemické složení, složení velikosti částic a další položky. Metody kontroly a normy kvality naleznete v dokumentu „Technické podmínky pro karbid křemíku“.
(7) Produkce brusného prachu
Po seskupení a prosévání mikroprášku lze materiálovou hlavu použít k přípravě mlecího prášku. Výroba mlecího prášku může snížit množství odpadu a prodloužit výrobní řetězec.
Čas zveřejnění: 13. května 2024