SiC単結晶は、SiとCの2つの元素が1:1の化学量論比で含まれる第IV-IV族化合物半導体材料である。その硬度はダイヤモンドに次ぐ。
SiCを製造するための酸化ケイ素の炭素還元法は、主に以下の化学反応式に基づいています。
酸化ケイ素の炭素還元反応プロセスは比較的複雑であり、反応温度が最終生成物に直接影響を与える。
炭化ケイ素の製造工程では、まず原料を抵抗炉に入れます。抵抗炉は両端に壁があり、中央に黒鉛電極が配置され、炉心部が両電極を接続しています。炉心部の外周には、まず反応に関与する原料が置かれ、次に保温材が置かれます。製錬が始まると、抵抗炉に通電され、温度は2,600~2,700℃まで上昇します。電気熱エネルギーは炉心部の表面を通して原料に伝達され、徐々に加熱されます。原料の温度が1,450℃を超えると、化学反応が起こり、炭化ケイ素と一酸化炭素ガスが生成されます。製錬工程が進むにつれて、原料中の高温領域が徐々に拡大し、生成される炭化ケイ素の量も増加します。炉内では炭化ケイ素が連続的に生成され、蒸発と移動によって結晶が徐々に成長し、最終的に円筒状の結晶へと集積する。
2,600℃を超える高温により、結晶の内壁の一部が分解し始める。分解によって生成されたケイ素元素は、原料中の炭素元素と再結合し、新たな炭化ケイ素を形成する。
炭化ケイ素(SiC)の化学反応が完了し、炉が冷却されたら、次の工程に進みます。まず、炉の壁を取り外し、炉内の原料を層ごとに選別・分級します。選別した原料を粉砕し、目的の粒状材料を得ます。次に、水洗、酸・アルカリ溶液による洗浄、磁気分離などの方法で、原料中の不純物を除去します。洗浄した原料は乾燥させ、再度ふるい分けを行い、最終的に純粋な炭化ケイ素粉末を得ます。必要に応じて、これらの粉末は、成形や微粉砕など、実際の用途に応じてさらに加工し、より微細な炭化ケイ素粉末を製造することができます。
具体的な手順は以下のとおりです。
(1)原材料
緑色炭化ケイ素微粉末は、粗粒の緑色炭化ケイ素を粉砕することによって製造されます。炭化ケイ素の化学組成は99%以上でなければならず、遊離炭素と酸化鉄は0.2%未満でなければなりません。
(2)壊れた
炭化ケイ素砂を微粉末に粉砕するには、現在中国では2つの方法が用いられている。1つは間欠式湿式ボールミル粉砕、もう1つは気流式粉末ミルを用いた粉砕である。
(3)磁気分離
炭化ケイ素粉末を微粉末に粉砕する方法は様々ですが、一般的には湿式磁気分離法と機械式磁気分離法が用いられます。これは、湿式磁気分離法では粉塵が発生しないこと、磁性物質が完全に分離されること、磁気分離後の製品に含まれる鉄分が少ないこと、そして磁性物質によって除去される炭化ケイ素粉末の量が少ないことが理由です。
(4)水の分離
水分離法の基本原理は、水中における直径の異なる炭化ケイ素粒子の沈降速度の違いを利用して、粒度選別を行うことである。
(5)超音波スクリーニング
超音波技術の発展に伴い、微粉体の超音波選別技術にも広く応用されるようになり、強い吸着性、凝集しやすさ、高い静電気、高微細度、高密度、低比重といった選別上の問題を基本的に解決できるようになった。
(6)品質検査
微粉末の品質検査には、化学組成、粒度組成などの項目が含まれます。検査方法および品質基準については、「炭化ケイ素技術条件」をご参照ください。
(7)研削粉塵の発生
微粉末を分級・選別した後、原料ヘッドを用いて粉砕粉末を製造できる。粉砕粉末の製造は、廃棄物を削減し、製品チェーンを延長するのに役立つ。
投稿日時:2024年5月13日


