Kristal tunggal SiC adalah material semikonduktor senyawa Grup IV-IV yang terdiri dari dua unsur, Si dan C, dengan rasio stoikiometri 1:1. Kekerasannya hanya kalah dari intan.
Metode reduksi karbon oksida silikon untuk menyiapkan SiC terutama didasarkan pada rumus reaksi kimia berikut:
Proses reaksi reduksi karbon oksida silikon relatif kompleks, di mana suhu reaksi secara langsung memengaruhi produk akhir.
Dalam proses pembuatan silikon karbida, bahan baku pertama-tama ditempatkan dalam tungku resistansi. Tungku resistansi terdiri dari dinding ujung di kedua sisinya, dengan elektroda grafit di tengahnya, dan inti tungku menghubungkan kedua elektroda tersebut. Di sekeliling inti tungku, bahan baku yang berpartisipasi dalam reaksi ditempatkan terlebih dahulu, kemudian bahan yang digunakan untuk menjaga suhu ditempatkan di sekelilingnya. Ketika peleburan dimulai, tungku resistansi diberi energi dan suhunya naik hingga 2.600 hingga 2.700 derajat Celcius. Energi panas listrik ditransfer ke muatan melalui permukaan inti tungku, menyebabkan muatan tersebut secara bertahap dipanaskan. Ketika suhu muatan melebihi 1450 derajat Celcius, reaksi kimia terjadi untuk menghasilkan silikon karbida dan gas karbon monoksida. Seiring berlanjutnya proses peleburan, area suhu tinggi dalam muatan akan secara bertahap meluas, dan jumlah silikon karbida yang dihasilkan juga akan meningkat. Silikon karbida terus terbentuk di dalam tungku, dan melalui penguapan dan pergerakan, kristal secara bertahap tumbuh dan akhirnya berkumpul menjadi kristal silindris.
Sebagian dinding bagian dalam kristal mulai terurai karena suhu tinggi yang melebihi 2.600 derajat Celcius. Unsur silikon yang dihasilkan dari penguraian akan bergabung kembali dengan unsur karbon dalam muatan untuk membentuk silikon karbida baru.
Setelah reaksi kimia silikon karbida (SiC) selesai dan tungku telah mendingin, langkah selanjutnya dapat dimulai. Pertama, dinding tungku dibongkar, kemudian bahan baku di dalam tungku dipilih dan dipilah lapis demi lapis. Bahan baku yang dipilih dihancurkan untuk mendapatkan bahan granular yang diinginkan. Selanjutnya, kotoran dalam bahan baku dihilangkan melalui pencucian air atau pembersihan dengan larutan asam dan basa, serta pemisahan magnetik dan metode lainnya. Bahan baku yang telah dibersihkan perlu dikeringkan dan kemudian disaring kembali, dan akhirnya bubuk silikon karbida murni dapat diperoleh. Jika perlu, bubuk ini dapat diproses lebih lanjut sesuai dengan penggunaan aktual, seperti pembentukan atau penggilingan halus, untuk menghasilkan bubuk silikon karbida yang lebih halus.
Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
(1) Bahan baku
Serbuk mikro silikon karbida hijau diproduksi dengan menghancurkan silikon karbida hijau yang lebih kasar. Komposisi kimia silikon karbida harus lebih dari 99%, dan karbon bebas serta oksida besi harus kurang dari 0,2%.
(2) Rusak
Untuk menghancurkan pasir silikon karbida menjadi bubuk halus, saat ini ada dua metode yang digunakan di Tiongkok, yaitu penghancuran menggunakan penggiling bola basah intermiten, dan penghancuran menggunakan penggiling bubuk aliran udara.
(3) Pemisahan magnetik
Terlepas dari metode apa pun yang digunakan untuk menghancurkan bubuk silikon karbida menjadi bubuk halus, pemisahan magnetik basah dan pemisahan magnetik mekanis biasanya digunakan. Hal ini karena tidak ada debu selama pemisahan magnetik basah, bahan magnetik terpisah sepenuhnya, produk setelah pemisahan magnetik mengandung lebih sedikit besi, dan bubuk silikon karbida yang terbawa oleh bahan magnetik juga lebih sedikit.
(4) Pemisahan air
Prinsip dasar metode pemisahan air adalah menggunakan perbedaan kecepatan pengendapan partikel silikon karbida dengan diameter berbeda dalam air untuk melakukan pemilahan ukuran partikel.
(5) Penyaringan ultrasonik
Dengan perkembangan teknologi ultrasonik, teknologi ini juga telah banyak digunakan dalam penyaringan ultrasonik untuk teknologi serbuk mikro, yang pada dasarnya dapat mengatasi masalah penyaringan seperti daya serap yang kuat, mudah menggumpal, listrik statis tinggi, kehalusan tinggi, kepadatan tinggi, dan berat jenis rendah.
(6) Inspeksi kualitas
Inspeksi kualitas serbuk mikro meliputi komposisi kimia, komposisi ukuran partikel, dan hal-hal lainnya. Untuk metode inspeksi dan standar kualitas, silakan merujuk pada “Ketentuan Teknis Silikon Karbida.”
(7) Produksi debu penggilingan
Setelah serbuk mikro dikelompokkan dan disaring, kepala material dapat digunakan untuk menyiapkan bubuk penggilingan. Produksi bubuk penggilingan dapat mengurangi limbah dan memperpanjang rantai produk.
Waktu posting: 13 Mei 2024