فرآیند تولید کاربید سیلیکون با پخت واکنشی

کاربید سیلیکون واکنشی یک ماده مهم در دمای بالا است که با استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا، مقاومت در برابر خوردگی بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا و سایر خواص عالی، به طور گسترده در ماشین آلات، هوافضا، صنایع شیمیایی، انرژی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

 

۱. آماده‌سازی مواد اولیه

مواد اولیه برای تهیه کاربید سیلیکون تف جوشی واکنشی عمدتاً کربن و پودر سیلیکون هستند که از کربن می‌توان از انواع مواد حاوی کربن مانند کک زغال سنگ، گرافیت، زغال چوب و غیره استفاده کرد. پودر سیلیکون معمولاً با اندازه ذرات 1-5 میکرومتر پودر سیلیکون با خلوص بالا انتخاب می‌شود. ابتدا پودر کربن و سیلیکون به نسبت مشخصی مخلوط می‌شوند، مقدار مناسبی از چسب و عامل جریان به آن اضافه می‌شود و به طور یکنواخت هم زده می‌شود. سپس مخلوط برای آسیاب کردن یکنواخت‌تر در آسیاب گلوله‌ای قرار می‌گیرد تا اندازه ذرات به کمتر از 1 میکرومتر برسد.

۲. فرآیند قالب‌گیری

فرآیند قالب‌گیری یکی از مراحل کلیدی در تولید کاربید سیلیکون است. فرآیندهای قالب‌گیری رایج عبارتند از قالب‌گیری فشاری، قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری استاتیک. شکل‌دهی فشاری به این معنی است که مخلوط در قالب قرار داده شده و با فشار مکانیکی شکل می‌گیرد. قالب‌گیری تزریقی به مخلوط کردن مخلوط با آب یا حلال آلی، تزریق آن به قالب از طریق سرنگ در شرایط خلاء و شکل‌دهی محصول نهایی پس از ایستادن اشاره دارد. قالب‌گیری فشار استاتیک به مخلوط کردن مخلوط در قالب، تحت حفاظت خلاء یا اتمسفر برای قالب‌گیری فشار استاتیک، معمولاً با فشار 20 تا 30 مگاپاسکال اشاره دارد.

۳. فرآیند پخت

تف‌جوشی یک مرحله کلیدی در فرآیند تولید کاربید سیلیکون تف‌جوشی واکنشی است. دمای تف‌جوشی، زمان تف‌جوشی، اتمسفر تف‌جوشی و سایر عوامل بر عملکرد کاربید سیلیکون تف‌جوشی واکنشی تأثیر می‌گذارند. به‌طورکلی، دمای تف‌جوشی کاربید سیلیکون تف‌جوشی واکنشی بین 2000 تا 2400 درجه سانتیگراد، زمان تف‌جوشی عموماً 1 تا 3 ساعت و اتمسفر تف‌جوشی معمولاً بی‌اثر مانند آرگون، نیتروژن و غیره است. در طول تف‌جوشی، مخلوط تحت یک واکنش شیمیایی قرار می‌گیرد تا کریستال‌های کاربید سیلیکون تشکیل شود. در عین حال، کربن نیز با گازهای موجود در جو واکنش داده و گازهایی مانند CO و CO2 تولید می‌کند که بر چگالی و خواص کاربید سیلیکون تأثیر می‌گذارد. بنابراین، حفظ یک اتمسفر تف‌جوشی مناسب و زمان تف‌جوشی برای تولید کاربید سیلیکون تف‌جوشی واکنشی بسیار مهم است.

۴. فرآیند پس از درمان

کاربید سیلیکون واکنشی پس از تولید نیاز به یک فرآیند پس از عملیات دارد. فرآیندهای پس از عملیات رایج عبارتند از ماشینکاری، سنگ زنی، صیقل کاری، اکسیداسیون و غیره. این فرآیندها برای بهبود دقت و کیفیت سطح کاربید سیلیکون واکنشی طراحی شده‌اند. در میان آنها، فرآیند سنگ زنی و صیقل کاری یک روش پردازش رایج است که می‌تواند پرداخت و صافی سطح کاربید سیلیکون را بهبود بخشد. فرآیند اکسیداسیون می‌تواند یک لایه اکسید تشکیل دهد تا مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری شیمیایی کاربید سیلیکون واکنشی را افزایش دهد.

به طور خلاصه، تولید کاربید سیلیکون با روش تف جوشی واکنشی یک فرآیند پیچیده است و نیاز به تسلط بر فناوری‌ها و فرآیندهای متنوعی از جمله آماده‌سازی مواد اولیه، فرآیند قالب‌گیری، فرآیند تف جوشی و فرآیند پس از عملیات دارد. تنها با تسلط کامل بر این فناوری‌ها و فرآیندها می‌توان مواد کاربید سیلیکون با کیفیت بالا و تف جوشی واکنشی را برای رفع نیازهای زمینه‌های کاربردی مختلف تولید کرد.