SiC მონოკრისტალი არის IV-IV ჯგუფის ნაერთი ნახევარგამტარული მასალა, რომელიც შედგება ორი ელემენტისგან, Si და C, 1:1 სტექიომეტრიული თანაფარდობით. მისი სიმტკიცე მეორე ადგილზეა მხოლოდ ბრილიანტის შემდეგ.
SiC-ის მისაღებად სილიციუმის ოქსიდის ნახშირბადის აღდგენის მეთოდი ძირითადად ეფუძნება შემდეგ ქიმიურ რეაქციის ფორმულას:
სილიციუმის ოქსიდის ნახშირბადის აღდგენის რეაქციის პროცესი შედარებით რთულია, რომლის დროსაც რეაქციის ტემპერატურა პირდაპირ გავლენას ახდენს საბოლოო პროდუქტზე.
სილიციუმის კარბიდის მომზადების პროცესში, ნედლეული თავდაპირველად თავსდება წინააღმდეგობის ღუმელში. წინააღმდეგობის ღუმელი შედგება ორივე ბოლოში ბოლო კედლებისგან, ცენტრში გრაფიტის ელექტროდით, ხოლო ღუმელის ბირთვი აკავშირებს ორ ელექტროდს. ღუმელის ბირთვის პერიფერიაზე ჯერ თავსდება რეაქციაში მონაწილე ნედლეული, შემდეგ კი პერიფერიაზე სითბოს შესანარჩუნებლად გამოყენებული მასალები. დნობის დაწყებისას, წინააღმდეგობის ღუმელი ენერგიით იტენება და ტემპერატურა 2600-დან 2700 გრადუს ცელსიუსამდე იზრდება. ელექტრული სითბური ენერგია გადაეცემა მუხტს ღუმელის ბირთვის ზედაპირიდან, რაც იწვევს მის თანდათანობით გაცხელებას. როდესაც მუხტის ტემპერატურა 1450 გრადუს ცელსიუსს გადააჭარბებს, ხდება ქიმიური რეაქცია, რომელიც წარმოქმნის სილიციუმის კარბიდს და ნახშირბადის მონოქსიდს. დნობის პროცესის გაგრძელებისას, მუხტში მაღალი ტემპერატურის არე თანდათან ფართოვდება და წარმოქმნილი სილიციუმის კარბიდის რაოდენობაც იზრდება. სილიციუმის კარბიდი განუწყვეტლივ წარმოიქმნება ღუმელში და აორთქლებისა და მოძრაობის გზით, კრისტალები თანდათან იზრდება და საბოლოოდ გროვდება ცილინდრულ კრისტალებად.
კრისტალის შიდა კედლის ნაწილი იწყებს დაშლას 2600 გრადუს ცელსიუსზე მეტი მაღალი ტემპერატურის გამო. დაშლის შედეგად წარმოქმნილი სილიციუმის ელემენტი ხელახლა შეერწყმება მუხტში არსებულ ნახშირბადის ელემენტს და წარმოქმნის ახალ სილიციუმის კარბიდს.
როდესაც სილიციუმის კარბიდის (SiC) ქიმიური რეაქცია დასრულდება და ღუმელი გაცივდება, შესაძლებელია შემდეგი ეტაპის დაწყება. პირველ რიგში, ღუმელის კედლები იხსნება, შემდეგ ღუმელში არსებული ნედლეული შეირჩევა და ფენა-ფენა კლასიფიცირდება. შერჩეული ნედლეული იმსხვრევა სასურველი გრანულირებული მასალის მისაღებად. შემდეგ, ნედლეულში არსებული მინარევები მოცილდება წყლით რეცხვით ან მჟავა და ტუტე ხსნარებით გაწმენდით, ასევე მაგნიტური გამოყოფით და სხვა მეთოდებით. გაწმენდილი ნედლეული უნდა გაშრეს და შემდეგ ხელახლა გაიკრიფოს, საბოლოოდ კი შეიძლება სუფთა სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის მიღება. საჭიროების შემთხვევაში, ამ ფხვნილების შემდგომი დამუშავება შესაძლებელია ფაქტობრივი გამოყენების შესაბამისად, როგორიცაა ფორმირება ან წვრილი დაფქვა, უფრო წვრილი სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის მისაღებად.
კონკრეტული ნაბიჯები შემდეგია:
(1) ნედლეული
მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილი მიიღება უფრო უხეში მწვანე სილიციუმის კარბიდის დაქუცმაცებით. სილიციუმის კარბიდის ქიმიური შემადგენლობა უნდა იყოს 99%-ზე მეტი, ხოლო თავისუფალი ნახშირბადი და რკინის ოქსიდი - 0.2%-ზე ნაკლები.
(2) გატეხილი
სილიციუმის კარბიდის ქვიშის წვრილ ფხვნილად დასაქუცმაცებლად ამჟამად ჩინეთში ორი მეთოდი გამოიყენება: ერთი არის პერიოდული სველი ბურთულიანი წისქვილის დამსხვრევა, ხოლო მეორე არის ჰაერის ნაკადის ფხვნილის წისქვილის გამოყენებით დამსხვრევა.
(3) მაგნიტური გამოყოფა
სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის წვრილ ფხვნილად დაქუცმაცების მეთოდის მიუხედავად, როგორც წესი, გამოიყენება სველი მაგნიტური გამოყოფა და მექანიკური მაგნიტური გამოყოფა. ეს იმიტომ ხდება, რომ სველი მაგნიტური გამოყოფის დროს მტვერი არ წარმოიქმნება, მაგნიტური მასალები მთლიანად გამოყოფილია, მაგნიტური გამოყოფის შემდეგ მიღებული პროდუქტი ნაკლებ რკინას შეიცავს და მაგნიტური მასალების მიერ შთანთქმული სილიციუმის კარბიდის ფხვნილიც ნაკლებს შეადგენს.
(4) წყლის გამოყოფა
წყლის გამოყოფის მეთოდის ძირითადი პრინციპია სხვადასხვა დიამეტრის სილიციუმის კარბიდის ნაწილაკების წყალში დალექვის სხვადასხვა სიჩქარის გამოყენება ნაწილაკების ზომის მიხედვით დახარისხების შესასრულებლად.
(5) ულტრაბგერითი სკრინინგი
ულტრაბგერითი ტექნოლოგიის განვითარებით, ის ასევე ფართოდ გამოიყენება მიკროფხვნილის ტექნოლოგიის ულტრაბგერით სკრინინგში, რომელსაც ძირითადად შეუძლია გადაჭრას სკრინინგის ისეთი პრობლემები, როგორიცაა ძლიერი ადსორბცია, მარტივი აგლომერაცია, მაღალი სტატიკური ელექტროენერგია, მაღალი სიწმინდე, მაღალი სიმკვრივე და სინათლის სპეციფიკური სიმძიმე.
(6) ხარისხის შემოწმება
მიკროფხვნილის ხარისხის შემოწმება მოიცავს ქიმიურ შემადგენლობას, ნაწილაკების ზომის შემადგენლობას და სხვა მახასიათებლებს. შემოწმების მეთოდებისა და ხარისხის სტანდარტებისთვის იხილეთ „სილიციუმის კარბიდის ტექნიკური პირობები“.
(7) დაფქვის მტვრის წარმოქმნა
მიკროფხვნილის დაჯგუფებისა და გაწმენდის შემდეგ, მასალის თავი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სახეხი ფხვნილის მოსამზადებლად. სახეხი ფხვნილის წარმოებას შეუძლია შეამციროს ნარჩენები და გააფართოვოს პროდუქტის ჯაჭვი.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 13 მაისი