SiC単結晶は、SiとCの2つの元素を1:1の化学量論比で含むIV-IV族化合物半導体材料です。その硬度はダイヤモンドに次ぐものです。
SiC を製造するためのシリコン酸化物の炭素還元法は、主に次の化学反応式に基づいています。
酸化ケイ素の炭素還元の反応プロセスは比較的複雑で、反応温度が最終製品に直接影響を及ぼします。
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。抵抗炉は両端に端壁があり、中央に黒鉛電極があり、炉心は2つの電極を接続しています。炉心の周囲には、まず反応に関与する原料が配置され、次に保温用の材料が周囲に配置されます。製錬が始まると、抵抗炉に通電され、温度は2,600～2,700℃に上昇します。電気熱エネルギーは炉心の表面を通して装入物に伝達され、装入物は徐々に加熱されます。装入物の温度が1450℃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発生します。製錬プロセスが続くと、装入物内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。炭化ケイ素は炉の中で連続的に生成され、蒸発と移動により結晶が徐々に成長し、最終的に円筒形の結晶に集まります。
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ます。分解によって生成されたシリコン元素は、原料中の炭素元素と再結合し、新たな炭化シリコンを形成します。
炭化ケイ素（SiC）の化学反応が完了し、炉が冷却されると、次のステップが始まります。まず、炉壁を解体し、炉内の原料を層ごとに選別・分級します。選別された原料は粉砕され、目的の粒状物質が得られます。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により、原料中の不純物を除去します。洗浄された原料は乾燥させ、再度ふるい分けを行い、最終的に純粋な炭化ケイ素粉末が得られます。必要に応じて、これらの粉末は、実際の用途に応じて成形や微粉砕などの加工が施され、より微細な炭化ケイ素粉末が製造されます。
具体的な手順は以下のとおりです。
（１）原材料
グリーンシリコンカーバイド微粉末は、粗いグリーンシリコンカーバイドを粉砕して製造されます。シリコンカーバイドの化学組成は99%以上、遊離炭素および酸化鉄は0.2%未満である必要があります。
(2)壊れた
中国では現在、炭化ケイ素砂を微粉末に粉砕するために、断続湿式ボールミル粉砕と気流粉末ミル粉砕の 2 つの方法が使用されています。
（３）磁気分離
炭化ケイ素粉末を微粉末に粉砕する手法は様々ですが、湿式磁気分離法と機械式磁気分離法が一般的に用いられます。これは、湿式磁気分離では粉塵が発生しないため、磁性体が完全に分離され、磁気分離後の製品に含まれる鉄分が少なく、磁性体によって持ち去られる炭化ケイ素粉末も少ないためです。
(4)水の分離
水分離法の基本原理は、異なる直径の炭化ケイ素粒子の水中での異なる沈降速度を利用して粒度選別を行うことです。
（５）超音波検査
超音波技術の発展に伴い、微粉末の超音波スクリーニング技術にも広く利用されるようになり、吸着が強く、凝集しやすく、静電気が大きく、微細で、密度が高く、比重が軽いなどのスクリーニングの問題を基本的に解決できるようになりました。
（6）品質検査
微粉末の品質検査には、化学組成、粒子径組成などが含まれます。検査方法および品質基準については、「シリコンカーバイド技術条件」をご参照ください。
（7）研削粉塵の発生
微粉末を選別・ふるい分けした後、材料ヘッドを用いて粉砕粉末を調製することができます。粉砕粉末の製造は廃棄物を削減し、製品チェーンの拡張を可能にします。
投稿日時: 2024年5月13日