تک بلور SiC یک ماده نیمههادی مرکب گروه IV-IV است که از دو عنصر Si و C با نسبت استوکیومتری 1:1 تشکیل شده است. سختی آن پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد.
روش کاهش کربن اکسید سیلیکون برای تهیه SiC عمدتاً بر اساس فرمول واکنش شیمیایی زیر است:
فرآیند واکنش احیای کربن اکسید سیلیکون نسبتاً پیچیده است، که در آن دمای واکنش مستقیماً بر محصول نهایی تأثیر میگذارد.
در فرآیند تهیه کاربید سیلیکون، مواد اولیه ابتدا در یک کوره مقاومتی قرار میگیرند. کوره مقاومتی از دیوارههای انتهایی در دو انتها تشکیل شده است که یک الکترود گرافیتی در مرکز آن قرار دارد و هسته کوره دو الکترود را به هم متصل میکند. در حاشیه هسته کوره، ابتدا مواد اولیه شرکت کننده در واکنش قرار میگیرند و سپس مواد مورد استفاده برای حفظ گرما در حاشیه قرار میگیرند. با شروع ذوب، کوره مقاومتی انرژی میگیرد و دما به ۲۶۰۰ تا ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد افزایش مییابد. انرژی گرمایی الکتریکی از طریق سطح هسته کوره به بار منتقل میشود و باعث گرم شدن تدریجی آن میشود. هنگامی که دمای بار از ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد فراتر میرود، یک واکنش شیمیایی برای تولید کاربید سیلیکون و گاز مونوکسید کربن رخ میدهد. با ادامه فرآیند ذوب، ناحیه دمای بالا در بار به تدریج گسترش مییابد و مقدار کاربید سیلیکون تولید شده نیز افزایش مییابد. کاربید سیلیکون به طور مداوم در کوره تشکیل میشود و از طریق تبخیر و حرکت، کریستالها به تدریج رشد میکنند و در نهایت به صورت کریستالهای استوانهای جمع میشوند.
بخشی از دیواره داخلی کریستال به دلیل دمای بالای بیش از ۲۶۰۰ درجه سانتیگراد شروع به تجزیه میکند. عنصر سیلیکون تولید شده در اثر تجزیه با عنصر کربن موجود در بار دوباره ترکیب میشود و کاربید سیلیکون جدید تشکیل میدهد.
وقتی واکنش شیمیایی کاربید سیلیکون (SiC) کامل شد و کوره خنک شد، مرحله بعدی میتواند آغاز شود. ابتدا دیوارههای کوره برچیده میشوند و سپس مواد اولیه موجود در کوره انتخاب و لایه به لایه درجهبندی میشوند. مواد اولیه انتخاب شده خرد میشوند تا ماده دانهای مورد نظر ما به دست آید. در مرحله بعد، ناخالصیهای موجود در مواد اولیه از طریق شستشو با آب یا تمیز کردن با محلولهای اسیدی و قلیایی و همچنین جداسازی مغناطیسی و سایر روشها حذف میشوند. مواد اولیه تمیز شده باید خشک شوند و سپس دوباره الک شوند و در نهایت میتوان پودر کاربید سیلیکون خالص را به دست آورد. در صورت لزوم، این پودرها را میتوان با توجه به کاربرد واقعی، مانند شکلدهی یا سنگزنی دقیق، بیشتر پردازش کرد تا پودر کاربید سیلیکون ریزتری تولید شود.
مراحل خاص به شرح زیر است:
(1) مواد اولیه
پودر میکرو کاربید سیلیکون سبز با خرد کردن کاربید سیلیکون سبز درشتتر تولید میشود. ترکیب شیمیایی کاربید سیلیکون باید بیشتر از 99٪ و کربن آزاد و اکسید آهن باید کمتر از 0.2٪ باشد.
(2) شکسته
برای خرد کردن ماسه کاربید سیلیکون به پودر ریز، در حال حاضر در چین از دو روش استفاده میشود، یکی خرد کردن متناوب با آسیاب گلولهای مرطوب و دیگری خرد کردن با استفاده از آسیاب پودری جریان هوا.
(3) جداسازی مغناطیسی
صرف نظر از اینکه از چه روشی برای خردایش پودر کاربید سیلیکون به پودر ریز استفاده میشود، معمولاً از جداسازی مغناطیسی مرطوب و جداسازی مغناطیسی مکانیکی استفاده میشود. دلیل این امر این است که در حین جداسازی مغناطیسی مرطوب هیچ گرد و غباری وجود ندارد، مواد مغناطیسی کاملاً از هم جدا میشوند، محصول پس از جداسازی مغناطیسی حاوی آهن کمتری است و پودر کاربید سیلیکون که توسط مواد مغناطیسی جدا میشود نیز کمتر است.
(4) جداسازی آب
اصل اساسی روش جداسازی آب، استفاده از سرعتهای مختلف تهنشینی ذرات کاربید سیلیکون با قطرهای مختلف در آب برای انجام مرتبسازی اندازه ذرات است.
(5) غربالگری اولتراسونیک
با توسعه فناوری اولتراسونیک، از آن در غربالگری اولتراسونیک فناوری میکروپودر نیز به طور گسترده استفاده شده است که اساساً میتواند مشکلات غربالگری مانند جذب قوی، تجمع آسان، الکتریسیته ساکن بالا، ظرافت بالا، چگالی بالا و وزن مخصوص سبک را حل کند.
(6) بازرسی کیفیت
بازرسی کیفیت میکروپودر شامل ترکیب شیمیایی، ترکیب اندازه ذرات و موارد دیگر است. برای روشهای بازرسی و استانداردهای کیفیت، لطفاً به «شرایط فنی کاربید سیلیکون» مراجعه کنید.
(7) تولید گرد و غبار آسیاب
پس از گروهبندی و غربالگری پودرهای میکرو، میتوان از سر مواد برای تهیه پودر آسیاب استفاده کرد. تولید پودر آسیاب میتواند ضایعات را کاهش داده و زنجیره تولید را گسترش دهد.
زمان ارسال: ۱۳ مه ۲۰۲۴