Herstellungsprozess von reaktivem Sintern von Siliziumkarbid

Reaktionsgesintertes Siliziumkarbid ist ein wichtiges Hochtemperaturmaterial mit hoher Festigkeit, hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Oxidationsbeständigkeit sowie weiteren hervorragenden Eigenschaften und wird häufig im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Industrie, im Energiesektor und anderen Bereichen eingesetzt.

 

1. Rohstoffaufbereitung

Die Rohstoffe für die Herstellung von reaktivem Sintern von Siliziumkarbid bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff und Siliziumpulver. Als Kohlenstoff kommen verschiedene kohlenstoffhaltige Substanzen wie Kohlekoks, Graphit, Holzkohle usw. infrage. Siliziumpulver wird üblicherweise mit einer Partikelgröße von 1–5 µm ausgewählt und ist hochreines Siliziumpulver. Zunächst werden Kohlenstoff und Siliziumpulver in einem bestimmten Verhältnis gemischt, eine entsprechende Menge Bindemittel und Fließmittel hinzugefügt und gleichmäßig gerührt. Anschließend wird die Mischung in einer Kugelmühle weiter gleichmäßig vermischt und gemahlen, bis die Partikelgröße unter 1 µm liegt.

2. Formgebungsprozess

Der Formgebungsprozess ist einer der wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Siliziumkarbid. Gängige Formgebungsverfahren sind Pressformen, Vergussformen und statisches Pressen. Beim Pressformen wird die Mischung in die Form gegeben und durch mechanischen Druck geformt. Beim Vergussformen wird die Mischung mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel vermischt, unter Vakuum mittels einer Spritze in die Form gespritzt und nach dem Stehen das fertige Produkt geformt. Beim statischen Pressen wird die Mischung unter Vakuum oder Atmosphäre in die Form gegeben, üblicherweise bei einem Druck von 20–30 MPa.

3. Sinterprozess

Das Sintern ist ein wichtiger Schritt im Herstellungsprozess von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid. Sintertemperatur, Sinterzeit, Sinteratmosphäre und weitere Faktoren beeinflussen die Leistung von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid. Die Sintertemperatur von reaktiv gesintertem Siliziumkarbid liegt in der Regel zwischen 2000 und 2400 °C, die Sinterzeit beträgt in der Regel 1 bis 3 Stunden, und die Sinteratmosphäre ist üblicherweise inert, beispielsweise Argon oder Stickstoff. Während des Sinterns durchläuft die Mischung eine chemische Reaktion, bei der Siliziumkarbidkristalle entstehen. Gleichzeitig reagiert Kohlenstoff mit Gasen in der Atmosphäre und es entstehen Gase wie CO und CO2, die die Dichte und die Eigenschaften von Siliziumkarbid beeinflussen. Daher ist die Einhaltung einer geeigneten Sinteratmosphäre und Sinterzeit für die Herstellung von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid von großer Bedeutung.

4. Nachbehandlungsprozess

Reaktionsgesintertes Siliziumkarbid erfordert nach der Herstellung eine Nachbehandlung. Gängige Nachbehandlungsverfahren sind Zerspanen, Schleifen, Polieren, Oxidieren usw. Diese Verfahren verbessern die Präzision und Oberflächenqualität von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid. Schleifen und Polieren ist eine gängige Bearbeitungsmethode, die die Oberflächenbeschaffenheit und Ebenheit der Siliziumkarbidoberfläche verbessern kann. Durch Oxidation kann sich eine Oxidschicht bilden, die die Oxidationsbeständigkeit und chemische Stabilität von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid erhöht.

Kurz gesagt: Die Herstellung von reaktivem Sintersiliziumkarbid ist ein komplexer Prozess, der die Beherrschung einer Vielzahl von Technologien und Verfahren erfordert, darunter Rohstoffaufbereitung, Formgebung, Sinterung und Nachbehandlung. Nur durch die umfassende Beherrschung dieser Technologien und Verfahren können hochwertige reaktionsgesinterte Siliziumkarbidwerkstoffe hergestellt werden, die den Anforderungen verschiedener Anwendungsbereiche gerecht werden.