Le carbure de silicium fritté par réaction est un matériau important à haute température, avec une résistance élevée, une dureté élevée, une résistance élevée à l'usure, une résistance élevée à la corrosion et une résistance élevée à l'oxydation et d'autres excellentes propriétés, est largement utilisé dans les machines, l'aérospatiale, l'industrie chimique, l'énergie et d'autres domaines.
1. Préparation des matières premières
La préparation du carbure de silicium par frittage réactif se fait principalement à partir de poudre de carbone et de silicium. Parmi ces poudres, on peut utiliser diverses substances carbonées, telles que le coke de houille, le graphite, le charbon de bois, etc. La poudre de silicium de haute pureté est généralement sélectionnée avec une granulométrie de 1 à 5 μm. Le carbone et la poudre de silicium sont d'abord mélangés dans des proportions spécifiques, en ajoutant une quantité appropriée de liant et d'agent d'écoulement, puis en agitant uniformément. Le mélange est ensuite introduit dans un broyeur à boulets pour un mélange et un broyage uniformes jusqu'à obtenir une granulométrie inférieure à 1 μm.
2. Processus de moulage
Le moulage est l'une des étapes clés de la fabrication du carbure de silicium. Les procédés de moulage les plus courants sont le moulage par pressage, le moulage par injection et le moulage statique. Le formage par pressage consiste à introduire le mélange dans le moule et à le former par pression mécanique. Le moulage par injection consiste à mélanger le mélange avec de l'eau ou un solvant organique, à l'injecter dans le moule à l'aide d'une seringue sous vide et à former le produit fini après un temps de repos. Le moulage sous pression statique consiste à introduire le mélange dans le moule sous vide ou sous atmosphère protectrice, généralement à une pression de 20 à 30 MPa.
3. Processus de frittage
Le frittage est une étape clé du processus de fabrication du carbure de silicium fritté par réaction. La température, la durée et l'atmosphère de frittage, ainsi que d'autres facteurs, influencent les performances du carbure de silicium. En général, la température et la durée de frittage du carbure de silicium fritté par réaction se situent entre 2 000 et 2 400 °C, la durée étant généralement de 1 à 3 heures et l'atmosphère étant généralement inerte (argon, azote, etc.). Lors du frittage, le mélange subit une réaction chimique pour former des cristaux de carbure de silicium. Parallèlement, le carbone réagit avec les gaz atmosphériques pour produire des gaz tels que le CO et le CO₂, ce qui affecte la densité et les propriétés du carbure de silicium. Par conséquent, le maintien d'une atmosphère et d'une durée de frittage adaptées est essentiel pour la fabrication du carbure de silicium fritté par réaction.
4. Processus de post-traitement
Le carbure de silicium fritté par réaction nécessite un post-traitement après fabrication. Les procédés de post-traitement courants sont l'usinage, le meulage, le polissage et l'oxydation. Ces procédés visent à améliorer la précision et la qualité de surface du carbure de silicium fritté par réaction. Parmi ces procédés, le meulage et le polissage sont des méthodes de traitement courantes, permettant d'améliorer la finition et la planéité de la surface du carbure de silicium. L'oxydation peut former une couche d'oxyde améliorant la résistance à l'oxydation et la stabilité chimique du carbure de silicium fritté par réaction.
En résumé, la fabrication de carbure de silicium par frittage réactif est un procédé complexe qui nécessite la maîtrise de diverses technologies et procédés, notamment la préparation des matières premières, le moulage, le frittage et le post-traitement. Seule une maîtrise complète de ces technologies et procédés permet de produire des carbures de silicium frittés réactifs de haute qualité, répondant aux besoins de divers domaines d'application.
Date de publication : 06/07/2023