Il monocristallo di SiC è un materiale semiconduttore composto del Gruppo IV-IV, composto da due elementi, Si e C, in un rapporto stechiometrico di 1:1. La sua durezza è seconda solo a quella del diamante.
Il metodo di riduzione del carbonio dell'ossido di silicio per preparare SiC si basa principalmente sulla seguente formula di reazione chimica:
Il processo di reazione di riduzione del carbonio dell'ossido di silicio è relativamente complesso e la temperatura di reazione influenza direttamente il prodotto finale.
Nel processo di preparazione del carburo di silicio, le materie prime vengono inizialmente inserite in un forno a resistenza. Il forno a resistenza è costituito da pareti laterali a entrambe le estremità, con un elettrodo di grafite al centro, e il nucleo del forno collega i due elettrodi. Sulla periferia del nucleo del forno vengono inizialmente posizionate le materie prime che partecipano alla reazione, quindi i materiali utilizzati per la conservazione del calore vengono posizionati sulla periferia. Quando inizia la fusione, il forno a resistenza viene attivato e la temperatura sale a 2.600-2.700 °C. L'energia termica elettrica viene trasferita alla carica attraverso la superficie del nucleo del forno, provocandone un graduale riscaldamento. Quando la temperatura della carica supera i 1.450 °C, si verifica una reazione chimica che genera carburo di silicio e monossido di carbonio. Man mano che il processo di fusione prosegue, l'area ad alta temperatura nella carica si espande gradualmente e aumenta anche la quantità di carburo di silicio generato. Il carburo di silicio si forma continuamente nel forno e, attraverso l'evaporazione e il movimento, i cristalli crescono gradualmente e alla fine si riuniscono in cristalli cilindrici.
Parte della parete interna del cristallo inizia a decomporsi a causa dell'elevata temperatura, superiore a 2.600 gradi Celsius. L'elemento di silicio prodotto dalla decomposizione si ricombina con l'elemento di carbonio presente nella carica per formare nuovo carburo di silicio.
Una volta completata la reazione chimica del carburo di silicio (SiC) e raffreddato il forno, può iniziare la fase successiva. Innanzitutto, le pareti del forno vengono smontate, quindi le materie prime al suo interno vengono selezionate e classificate strato per strato. Le materie prime selezionate vengono frantumate per ottenere il materiale granulare desiderato. Successivamente, le impurità presenti nelle materie prime vengono rimosse tramite lavaggio con acqua o pulizia con soluzioni acide e alcaline, nonché separazione magnetica e altri metodi. Le materie prime pulite devono essere essiccate e quindi nuovamente setacciate, ottenendo così polvere di carburo di silicio pura. Se necessario, queste polveri possono essere ulteriormente lavorate in base all'utilizzo specifico, ad esempio tramite formatura o macinazione fine, per ottenere una polvere di carburo di silicio più fine.
I passaggi specifici sono i seguenti:
(1) Materie prime
La micropolvere di carburo di silicio verde si ottiene frantumando il carburo di silicio verde più grossolano. La composizione chimica del carburo di silicio deve essere superiore al 99% e il contenuto di carbonio libero e ossido di ferro deve essere inferiore allo 0,2%.
(2)Rotto
Per frantumare la sabbia di carburo di silicio in polvere fine, in Cina vengono attualmente utilizzati due metodi: uno è la frantumazione con mulino a sfere a umido intermittente e l'altro è la frantumazione mediante mulino per polvere a flusso d'aria.
(3)Separazione magnetica
Indipendentemente dal metodo utilizzato per frantumare la polvere di carburo di silicio in polvere fine, si utilizzano solitamente la separazione magnetica a umido e la separazione magnetica meccanica. Questo perché durante la separazione magnetica a umido non si forma polvere, i materiali magnetici vengono separati completamente, il prodotto dopo la separazione magnetica contiene meno ferro e anche la polvere di carburo di silicio rimossa dai materiali magnetici è minore.
(4)Separazione dell'acqua
Il principio di base del metodo di separazione dell'acqua è quello di utilizzare le diverse velocità di sedimentazione delle particelle di carburo di silicio di diverso diametro nell'acqua per eseguire la selezione delle dimensioni delle particelle.
(5) Screening ultrasonico
Con lo sviluppo della tecnologia a ultrasuoni, questa è stata ampiamente utilizzata anche nella setacciatura a ultrasuoni della micropolvere, che può sostanzialmente risolvere problemi di setacciatura quali forte adsorbimento, facile agglomerazione, elevata elettricità statica, elevata finezza, elevata densità e leggera gravità specifica.
(6) Controllo di qualità
L'ispezione di qualità delle micropolveri include la composizione chimica, la granulometria e altri parametri. Per i metodi di ispezione e gli standard di qualità, fare riferimento alle "Condizioni tecniche del carburo di silicio".
(7) Produzione di polvere di macinazione
Dopo che la micropolvere è stata raggruppata e setacciata, la testa di lavorazione può essere utilizzata per preparare la polvere da macinazione. La produzione di polvere da macinazione può ridurre gli sprechi e allungare la catena di produzione.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2024