Il monocristallo di SiC è un materiale semiconduttore composto del gruppo IV-IV, formato 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 il 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 collocate in un forno a resistenza. Il forno a resistenza è costituito da pareti terminali con un elettrodo di grafite al centro e da un nucleo che collega i due elettrodi. Sulla periferia del nucleo del forno vengono prima posizionate le materie prime che partecipano alla reazione, e successivamente, sempre sulla periferia, vengono posizionati i materiali utilizzati per il mantenimento del calore. All'inizio della fusione, il forno a resistenza viene alimentato e la temperatura sale a 2.600-2.700 gradi Celsius. L'energia termica elettrica viene trasferita alla carica attraverso la superficie del nucleo del forno, provocandone il graduale riscaldamento. Quando la temperatura della carica supera i 1.450 gradi Celsius, 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 all'interno della carica si espande gradualmente e aumenta anche la quantità di carburo di silicio prodotta. Il carburo di silicio si forma continuamente nel forno e, attraverso l'evaporazione e il movimento, i cristalli crescono gradualmente fino a aggregarsi in cristalli cilindrici.
A causa dell'elevata temperatura, superiore a 2.600 gradi Celsius, una parte della parete interna del cristallo inizia a decomporsi. Il silicio prodotto dalla decomposizione si ricombina con il 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, si può procedere alla fase successiva. Innanzitutto, si smontano le pareti del forno e si selezionano e vagliano le materie prime al suo interno, strato per strato. Le materie prime selezionate vengono frantumate per ottenere il materiale granulare desiderato. Successivamente, le impurità vengono rimosse mediante lavaggio con acqua, pulizia con soluzioni acide e alcaline, separazione magnetica e altri metodi. Le materie prime pulite vengono quindi essiccate e setacciate nuovamente, ottenendo infine polvere di carburo di silicio puro. Se necessario, queste polveri possono essere ulteriormente lavorate in base all'utilizzo previsto, ad esempio mediante formatura o macinazione fine, per produrre polvere di carburo di silicio ancora più fine.
I passaggi specifici sono i seguenti:
(1) Materie prime
La micropolveri di carburo di silicio verde si ottiene frantumando carburo di silicio verde a grana più grossa. La composizione chimica del carburo di silicio deve essere superiore al 99%, e il carbonio libero e l'ossido di ferro devono essere inferiori allo 0,2%.
(2) Rotto
Per ridurre la sabbia di carburo di silicio in polvere fine, in Cina si utilizzano attualmente due metodi: uno è la frantumazione intermittente in un mulino a sfere a umido e l'altro è la frantumazione mediante un mulino a polveri a flusso d'aria.
(3)Separazione magnetica
Indipendentemente dal metodo utilizzato per ridurre la polvere di carburo di silicio in polvere fine, si ricorre solitamente alla separazione magnetica a umido e alla separazione magnetica meccanica. Questo perché, durante la separazione magnetica a umido, non si produce polvere, i materiali magnetici vengono separati completamente, il prodotto ottenuto contiene meno ferro e la quantità di polvere di carburo di silicio trascinata dai materiali magnetici è minore.
(4)Separazione dell'acqua
Il principio fondamentale del metodo di separazione ad acqua consiste nell'utilizzare le diverse velocità di sedimentazione delle particelle di carburo di silicio di diverso diametro in acqua per effettuare la separazione granulometrica.
(5) Screening ultrasonico
Con lo sviluppo della tecnologia a ultrasuoni, questa è stata ampiamente utilizzata anche nella tecnologia di vagliatura a ultrasuoni delle micropolveri, che può sostanzialmente risolvere problemi di vagliatura come forte adsorbimento, facile agglomerazione, elevata elettricità statica, elevata finezza, alta densità e basso peso specifico.
(6)Ispezione di qualità
Il controllo qualità delle micropolveri comprende la composizione chimica, la composizione granulometrica e altri parametri. Per i metodi di ispezione e gli standard di qualità, si prega di fare riferimento alle "Condizioni tecniche del carburo di silicio".
(7) Produzione di polvere di macinazione
Dopo che la micropolveri è stata raggruppata e vagliata, la testa di lavorazione può essere utilizzata per preparare la polvere da macinare. La produzione di polvere da macinare può ridurre gli sprechi ed estendere la catena del prodotto.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2024