SiC 미세 분말은 어떻게 만들어지나요?

SiC 단결정은 4족 원소인 실리콘(Si)과 탄소(C)가 1:1의 화학양론적 비율로 결합된 화합물 반도체 소재입니다. 경도는 다이아몬드 다음으로 높습니다.

실리콘 산화물의 탄소 환원법을 이용한 SiC 제조는 주로 다음과 같은 화학 반응식을 기반으로 합니다.

산화규소의 탄소 환원 반응 과정은 비교적 복잡하며, 반응 온도는 최종 생성물에 직접적인 영향을 미칩니다.

탄화규소 제조 공정에서, 먼저 원료를 저항로에 넣습니다. 저항로는 양쪽 끝에 벽이 있고 중앙에 흑연 전극이 있으며, 두 전극을 연결하는 노심으로 구성됩니다. 노심의 주변부에 반응에 참여하는 원료를 먼저 놓고, 그 주변에 보온재를 놓습니다. 용융이 시작되면 저항로에 전원을 공급하여 온도를 2,600~2,700℃까지 상승시킵니다. 전기열은 노심 표면을 통해 원료에 전달되어 원료를 점진적으로 가열합니다. 원료의 온도가 1,450℃를 초과하면 화학 반응이 일어나 탄화규소와 일산화탄소 가스가 생성됩니다. 용융 공정이 진행됨에 따라 원료 내부의 고온 영역이 점차 확장되고 생성되는 탄화규소의 양도 증가합니다. 용광로에서 탄화규소가 지속적으로 생성되며, 증발과 이동을 통해 결정이 점차 성장하여 결국 원통형 결정으로 모이게 됩니다.

섭씨 2,600도를 초과하는 고온으로 인해 결정 내부 벽의 일부가 분해되기 시작합니다. 분해로 생성된 실리콘 원소는 장입물의 탄소 원소와 재결합하여 새로운 탄화규소를 형성합니다.

탄화규소(SiC)의 화학 반응이 완료되고 용광로가 냉각되면 다음 단계를 시작할 수 있습니다. 먼저 용광로 벽을 해체하고, 용광로 내부의 원료를 층별로 선별 및 분류합니다. 선별된 원료는 분쇄하여 원하는 입자 형태를 얻습니다. 다음으로, 원료에 포함된 불순물은 물 세척, 산성 및 알칼리성 용액 세척, 자력 분리 등의 방법을 통해 제거합니다. 세척된 원료는 건조 후 다시 한번 체질하여 최종적으로 순수한 탄화규소 분말을 얻습니다. 필요에 따라, 이 분말은 실제 용도에 따라 성형이나 미세 분쇄 등의 추가 가공을 거쳐 더욱 미세한 탄화규소 분말을 생산할 수 있습니다.

구체적인 단계는 다음과 같습니다.

(1) 원료

녹색 탄화규소 미세 분말은 조립된 녹색 탄화규소를 분쇄하여 제조됩니다. 화학 조성은 탄화규소가 99% 이상이어야 하며, 유리 탄소와 산화철은 0.2% 미만이어야 합니다.

(2)부서진

탄화규소 모래를 미세 분말로 분쇄하기 위해 중국에서는 현재 두 가지 방법을 사용하고 있는데, 하나는 간헐식 습식 볼밀 분쇄이고 다른 하나는 공기 흐름식 분말 분쇄기를 이용한 분쇄입니다.

(3)자기 분리

탄화규소 분말을 미세 분말로 분쇄하는 데에는 어떤 방법을 사용하든 일반적으로 습식 자력 분리와 기계적 자력 분리가 사용됩니다. 이는 습식 자력 분리 과정에서 분진이 발생하지 않고, 자성 물질이 완전히 분리되며, 분리 후 생성물에 함유된 철의 양이 적고, 자성 물질에 의해 제거되는 탄화규소 분말의 양도 적기 때문입니다.