Le monocristal de SiC est un matériau semi-conducteur composé du groupe IV-IV, composé de deux éléments, Si et C, dans un rapport stœchiométrique de 1:1. Sa dureté est surpassée seulement par celle du diamant.
La méthode de réduction du carbone de l'oxyde de silicium pour préparer le SiC est principalement basée sur la formule de réaction chimique suivante :
Le processus de réaction de réduction du carbone de l'oxyde de silicium est relativement complexe, dans lequel la température de réaction affecte directement le produit final.
Lors de la préparation du carbure de silicium, les matières premières sont d'abord placées dans un four à résistance. Ce four est constitué de parois d'extrémité, avec une électrode en graphite au centre, et le cœur du four relie les deux électrodes. Les matières premières participant à la réaction sont d'abord placées à la périphérie du cœur du four, puis les matériaux utilisés pour la conservation de la chaleur. Lorsque la fusion commence, le four à résistance est mis sous tension et la température monte jusqu'à 2 600 à 2 700 °C. L'énergie thermique électrique est transférée à la charge par la surface du cœur du four, provoquant son échauffement progressif. Lorsque la température de la charge dépasse 1 450 °C, une réaction chimique se produit, produisant du carbure de silicium et du monoxyde de carbone. Au fur et à mesure de la fusion, la zone à haute température de la charge s'étend progressivement, augmentant ainsi la quantité de carbure de silicium produite. Le carbure de silicium se forme en continu dans le four et, grâce à l'évaporation et au mouvement, les cristaux se développent progressivement et finissent par se rassembler en cristaux cylindriques.
Une partie de la paroi interne du cristal commence à se décomposer sous l'effet de la température élevée, dépassant 2 600 degrés Celsius. Le silicium produit par la décomposition se recombine avec le carbone de la charge pour former du carbure de silicium.
Une fois la réaction chimique du carbure de silicium (SiC) terminée et le four refroidi, l'étape suivante peut commencer. Les parois du four sont d'abord démontées, puis les matières premières sont sélectionnées et calibrées couche par couche. Les matières premières sélectionnées sont concassées pour obtenir le matériau granulaire souhaité. Les impuretés sont ensuite éliminées par lavage à l'eau ou nettoyage avec des solutions acides et alcalines, ainsi que par séparation magnétique et autres méthodes. Les matières premières nettoyées sont ensuite séchées puis tamisées pour obtenir une poudre de carbure de silicium pure. Si nécessaire, ces poudres peuvent être traitées ultérieurement selon leur utilisation, par exemple par mise en forme ou broyage fin, afin d'obtenir une poudre de carbure de silicium plus fine.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(1) Matières premières
La micropoudre de carbure de silicium vert est produite par broyage de carbure de silicium vert plus grossier. Sa composition chimique doit être supérieure à 99 %, et sa teneur en carbone libre et en oxyde de fer doit être inférieure à 0,2 %.
(2)Cassé
Pour broyer le sable de carbure de silicium en poudre fine, deux méthodes sont actuellement utilisées en Chine, l'une est le broyage intermittent par broyeur à boulets humide et l'autre est le broyage à l'aide d'un broyeur à poudre à flux d'air.
(3) Séparation magnétique
Quelle que soit la méthode utilisée pour broyer la poudre de carbure de silicium en poudre fine, on utilise généralement la séparation magnétique humide et la séparation magnétique mécanique. En effet, la séparation magnétique humide ne produit pas de poussière, les matériaux magnétiques sont complètement séparés, le produit après séparation magnétique contient moins de fer et la poudre de carbure de silicium absorbée par les matériaux magnétiques est également moindre.
(4) Séparation de l'eau
Le principe de base de la méthode de séparation de l'eau consiste à utiliser les différentes vitesses de sédimentation des particules de carbure de silicium de différents diamètres dans l'eau pour effectuer le tri granulométrique.
(5) Criblage par ultrasons
Avec le développement de la technologie ultrasonique, elle a également été largement utilisée dans le criblage par ultrasons de la technologie des micro-poudres, qui peut fondamentalement résoudre les problèmes de criblage tels qu'une forte adsorption, une agglomération facile, une électricité statique élevée, une finesse élevée, une densité élevée et une gravité spécifique légère.
(6) Contrôle de qualité
Le contrôle qualité des micropoudres comprend la composition chimique, la granulométrie et d'autres critères. Pour connaître les méthodes d'inspection et les normes de qualité, veuillez consulter les « Conditions techniques du carbure de silicium ».
(7) Production de poussière de meulage
Une fois la micropoudre groupée et tamisée, la tête de broyage peut être utilisée pour préparer la poudre à broyer. La production de poudre à broyer permet de réduire les déchets et d'allonger la chaîne de production.
Date de publication : 13 mai 2024