El monocristal de SiC es un material semiconductor compuesto del Grupo IV-IV, formado por dos elementos, Si y C, en una proporción estequiométrica de 1:1. Su dureza solo es superada por la del diamante.
El método de reducción de carbono del óxido de silicio para preparar SiC se basa principalmente en la siguiente fórmula de reacción química:
El proceso de reacción de reducción de óxido de silicio con carbono es relativamente complejo, y la temperatura de reacción afecta directamente al producto final.
En el proceso de preparación del carburo de silicio, las materias primas se colocan primero en un horno de resistencia. Este horno consta de paredes laterales en ambos extremos, con un electrodo de grafito en el centro, y un núcleo que conecta ambos electrodos. En la periferia del núcleo se colocan primero las materias primas que participan en la reacción, y luego los materiales utilizados para la conservación del calor. Al comenzar la fundición, el horno de resistencia se energiza y la temperatura aumenta a entre 2600 y 2700 grados Celsius. La energía térmica eléctrica se transfiere a la carga a través de la superficie del núcleo del horno, provocando su calentamiento gradual. Cuando la temperatura de la carga supera los 1450 grados Celsius, se produce una reacción química que genera carburo de silicio y monóxido de carbono. A medida que continúa el proceso de fundición, la zona de alta temperatura en la carga se expande gradualmente, y la cantidad de carburo de silicio generado también aumenta. El carburo de silicio se forma continuamente en el horno y, mediante la evaporación y el movimiento, los cristales crecen gradualmente hasta agruparse formando cristales cilíndricos.
Parte de la pared interna del cristal comienza a descomponerse debido a la alta temperatura, que supera los 2600 grados Celsius. El silicio producido por la descomposición se recombina con el carbono presente en la carga para formar nuevo carburo de silicio.
Una vez completada la reacción química del carburo de silicio (SiC) y enfriado el horno, se procede al siguiente paso. Primero, se desmontan las paredes del horno y se seleccionan y clasifican las materias primas, capa por capa. Estas se trituran para obtener el material granular deseado. A continuación, se eliminan las impurezas mediante lavado con agua o limpieza con soluciones ácidas y alcalinas, así como separación magnética y otros métodos. Las materias primas limpias se secan y se tamizan nuevamente, obteniéndose finalmente polvo de carburo de silicio puro. Si es necesario, este polvo puede procesarse según su uso específico, por ejemplo, mediante conformado o molienda fina, para obtener un polvo de carburo de silicio aún más fino.
Los pasos específicos son los siguientes:
(1) Materias primas
El micropulvo de carburo de silicio verde se produce triturando carburo de silicio verde de mayor tamaño. La composición química del carburo de silicio debe ser superior al 99%, y el contenido de carbono libre y óxido de hierro debe ser inferior al 0,2%.
(2)Roto
Para triturar arena de carburo de silicio hasta convertirla en polvo fino, actualmente se utilizan en China dos métodos: uno es la trituración intermitente en molino de bolas húmedo, y el otro es la trituración mediante un molino de polvo de flujo de aire.
(3) Separación magnética
Independientemente del método utilizado para triturar el polvo de carburo de silicio, generalmente se emplean la separación magnética húmeda y la separación magnética mecánica. Esto se debe a que, durante la separación magnética húmeda, no se genera polvo, los materiales magnéticos se separan completamente, el producto resultante contiene menos hierro y la cantidad de polvo de carburo de silicio arrastrado por los materiales magnéticos es menor.
(4) Separación de agua
El principio básico del método de separación por agua consiste en utilizar las diferentes velocidades de sedimentación de las partículas de carburo de silicio de diferentes diámetros en el agua para realizar la clasificación por tamaño de partícula.
(5) Detección por ultrasonido
Con el desarrollo de la tecnología ultrasónica, esta también se ha utilizado ampliamente en el cribado ultrasónico de micropartículas, lo que puede resolver básicamente problemas de cribado como la fuerte adsorción, la fácil aglomeración, la alta electricidad estática, la alta finura, la alta densidad y la baja gravedad específica.
(6) Inspección de calidad
La inspección de calidad del micropulvo incluye la composición química, la composición granulométrica y otros aspectos. Para conocer los métodos de inspección y los estándares de calidad, consulte las "Condiciones técnicas del carburo de silicio".
(7) Producción de polvo de molienda
Una vez agrupado y tamizado el micropulvo, el cabezal de procesamiento puede utilizarse para preparar polvo de molienda. La producción de polvo de molienda permite reducir los residuos y extender la cadena de producción.
Fecha de publicación: 13 de mayo de 2024