SiC monokristall on IV-IV rühma pooljuhtmaterjal, mis koosneb kahest elemendist, Si ja C, stöhhiomeetrilises suhtes 1:1. Selle kõvadus on teisel kohal ainult teemandi järel.
Ränikarbiidi (SiC) valmistamise meetod ränioksiidi süsiniku redutseerimiseks põhineb peamiselt järgmisel keemilise reaktsiooni valemil:
Ränioksiidi süsiniku redutseerimise reaktsiooniprotsess on suhteliselt keeruline, kus reaktsioonitemperatuur mõjutab otseselt lõppsaadust.
Ränikarbiidi valmistamisprotsessis asetatakse toorained esmalt takistusahju. Takistusahju mõlemas otsas on otsaseinad, mille keskel on grafiitelektrood, ja ahju südamik ühendab kahte elektroodi. Ahju südamiku perimeetrile asetatakse esmalt reaktsioonis osalevad toorained ja seejärel soojuse säilitamiseks kasutatavad materjalid. Sulamise alustamisel lülitatakse takistusahi sisse ja temperatuur tõuseb 2600–2700 kraadini Celsiuse järgi. Elektriline soojusenergia kandub laengule läbi ahju südamiku pinna, põhjustades selle järkjärgulist kuumenemist. Kui laengu temperatuur ületab 1450 kraadi Celsiuse järgi, toimub keemiline reaktsioon, mille käigus tekib ränikarbiid ja süsinikmonooksiidgaas. Sulamisprotsessi jätkudes laieneb laengu kõrge temperatuuriga ala järk-järgult ja suureneb ka tekkiva ränikarbiidi hulk. Ränikarbiid moodustub ahjus pidevalt ning aurustumise ja liikumise kaudu kasvavad kristallid järk-järgult ja lõpuks kogunevad silindrilisteks kristallideks.
Kristalli siseseina osa hakkab lagunema kõrge temperatuuri tõttu, mis ületab 2600 kraadi Celsiuse järgi. Lagunemisel tekkiv ränielement rekombineerub laengu süsinikelemendiga, moodustades uue ränikarbiidi.
Kui ränikarbiidi (SiC) keemiline reaktsioon on lõppenud ja ahi on jahtunud, saab alustada järgmise etapiga. Esmalt demonteeritakse ahju seinad ja seejärel valitakse ahjus olevad toorained ning sorteeritakse need kiht-kihilt. Valitud toorained purustatakse, et saada soovitud granuleeritud materjal. Seejärel eemaldatakse tooraines olevad lisandid veepesu või happe- ja leeliselahustega puhastamise, samuti magnetilise eraldamise ja muude meetodite abil. Puhastatud toorained tuleb kuivatada ja seejärel uuesti sõeluda, et lõpuks saada puhas ränikarbiidipulber. Vajadusel saab neid pulbreid vastavalt tegelikule kasutusele edasi töödelda, näiteks vormida või peeneks jahvatada, et saada peenemat ränikarbiidipulbrit.
Konkreetsed sammud on järgmised:
(1) Toorained
Rohelise ränikarbiidi mikropulbrit toodetakse jämedama rohelise ränikarbiidi purustamisel. Ränikarbiidi keemiline koostis peaks olema üle 99% ning vaba süsiniku ja raudoksiidi sisaldus alla 0,2%.
(2) Katki
Ränikarbiidi liiva peeneks pulbriks purustamiseks kasutatakse Hiinas praegu kahte meetodit: üks on vahelduv märgkuulveski ja teine õhuvooluga pulbriveski abil purustamine.
(3) Magnetiline eraldamine
Olenemata sellest, millist meetodit ränikarbiidi pulbri peeneks pulbriks purustamiseks kasutatakse, kasutatakse tavaliselt märgmagnetilist eraldamist ja mehaanilist magnetilist eraldamist. Selle põhjuseks on asjaolu, et märgmagnetilise eraldamise ajal ei teki tolmu, magnetilised materjalid eralduvad täielikult, magnetilise eraldamise järgses tootes on vähem rauda ja magnetiliste materjalide poolt eemaldatav ränikarbiidi pulbri hulk on samuti väiksem.
(4) Vee eraldamine
Vee eraldamise meetodi põhiprintsiip on kasutada erineva läbimõõduga ränikarbiidi osakeste erinevaid settimiskiirusi vees osakeste suuruse järgi sorteerimiseks.
(5) Ultraheli skriining
Ultraheli tehnoloogia arenguga on seda laialdaselt kasutatud ka mikropulbri tehnoloogia ultraheli sõelumisel, mis suudab põhimõtteliselt lahendada sõelumisprobleeme, nagu tugev adsorptsioon, lihtne aglomeratsioon, kõrge staatiline elekter, kõrge peenus, kõrge tihedus ja kerge erikaal.
(6) Kvaliteedikontroll
Mikropulbri kvaliteedikontroll hõlmab keemilist koostist, osakeste suuruse koostist ja muid näitajaid. Kontrollimeetodite ja kvaliteedistandardite kohta vaadake palun „Ränikarbiidi tehnilisi tingimusi“.
(7) Lihvimistolmu teke
Pärast mikropulbri grupeerimist ja sõelumist saab materjalipead kasutada jahvatuspulbri valmistamiseks. Jahvatuspulbri tootmine võib vähendada jäätmeid ja pikendada tooteahelat.
Postituse aeg: 13. mai 2024