SiC monokristal is een samengesteld halfgeleidermateriaal uit groep IV-IV, bestaande uit twee elementen, Si en C, in een stoichiometrische verhouding van 1:1. De hardheid ervan is alleen lager dan die van diamant.
De koolstofreductiemethode van siliciumoxide voor de bereiding van SiC is hoofdzakelijk gebaseerd op de volgende chemische reactieformule:
Het reactieproces van koolstofreductie van siliciumoxide is relatief complex, waarbij de reactietemperatuur direct van invloed is op het eindproduct.
Tijdens het bereidingsproces van siliciumcarbide worden de grondstoffen eerst in een weerstandsoven geplaatst. De weerstandsoven bestaat uit kopwanden aan beide uiteinden, met een grafietelektrode in het midden, en de ovenkern verbindt de twee elektroden. Aan de rand van de ovenkern worden eerst de grondstoffen geplaatst die aan de reactie deelnemen, en vervolgens de materialen die voor warmtebehoud worden gebruikt. Wanneer het smelten begint, wordt de weerstandsoven onder spanning gezet en stijgt de temperatuur tot 2600 tot 2700 graden Celsius. Elektrische warmte-energie wordt via het oppervlak van de ovenkern aan de lading overgedragen, waardoor deze geleidelijk wordt verhit. Wanneer de temperatuur van de lading 1450 graden Celsius overschrijdt, vindt er een chemische reactie plaats waarbij siliciumcarbide en koolmonoxidegas ontstaan. Naarmate het smeltproces vordert, zal het hogetemperatuurgebied in de lading geleidelijk toenemen en zal de hoeveelheid gegenereerd siliciumcarbide toenemen. In de oven wordt voortdurend siliciumcarbide gevormd. Door verdamping en beweging groeien de kristallen geleidelijk en vormen ze uiteindelijk cilindrische kristallen.
Een deel van de binnenwand van het kristal begint te ontbinden door de hoge temperatuur van meer dan 2600 graden Celsius. Het siliciumelement dat door de ontbinding ontstaat, recombineert zich met het koolstofelement in de lading om nieuw siliciumcarbide te vormen.
Zodra de chemische reactie van siliciumcarbide (SiC) is voltooid en de oven is afgekoeld, kan de volgende stap beginnen. Eerst worden de ovenwanden gedemonteerd, waarna de grondstoffen in de oven laag voor laag worden geselecteerd en gesorteerd. De geselecteerde grondstoffen worden vermalen om het gewenste granulaat te verkrijgen. Vervolgens worden onzuiverheden in de grondstoffen verwijderd door middel van wassen met water of reiniging met zuur- en alkali-oplossingen, evenals magnetische scheiding en andere methoden. De gereinigde grondstoffen moeten worden gedroogd en vervolgens opnieuw worden gezeefd, waarna zuiver siliciumcarbidepoeder wordt verkregen. Indien nodig kunnen deze poeders verder worden verwerkt, afhankelijk van de toepassing, zoals vormen of fijnmalen, om fijner siliciumcarbidepoeder te produceren.
De specifieke stappen zijn als volgt:
(1) Grondstoffen
Groen siliciumcarbide micropoeder wordt geproduceerd door grover groen siliciumcarbide te vermalen. De chemische samenstelling van siliciumcarbide moet meer dan 99% zijn en het gehalte aan vrije koolstof en ijzeroxide minder dan 0,2%.
(2)Gebroken
Om siliciumcarbidezand tot fijn poeder te vermalen, worden in China op dit moment twee methoden gebruikt. De eerste is het intermitterend nat breken met een kogelmolen en de tweede is het breken met behulp van een luchtstroompoedermolen.
(3)Magnetische scheiding
Ongeacht welke methode wordt gebruikt om siliciumcarbidepoeder tot fijn poeder te vermalen, worden meestal natte magnetische scheiding en mechanische magnetische scheiding gebruikt. Dit komt doordat er geen stof vrijkomt tijdens natte magnetische scheiding, de magnetische materialen volledig worden gescheiden, het product na magnetische scheiding minder ijzer bevat en er ook minder siliciumcarbidepoeder door de magnetische materialen wordt afgevoerd.
(4)Waterafscheiding
Het basisprincipe van de waterafscheidingsmethode is het gebruiken van de verschillende bezinkingssnelheden van siliciumcarbidedeeltjes met verschillende diameters in water om sortering op deeltjesgrootte uit te voeren.
(5) Ultrasoon screenen
Met de ontwikkeling van ultrasone technologie wordt deze ook op grote schaal gebruikt bij ultrasoon zeven van micropoedertechnologie, waarmee in principe zeefproblemen kunnen worden opgelost, zoals sterke adsorptie, gemakkelijke agglomeratie, hoge statische elektriciteit, hoge fijnheid, hoge dichtheid en soortelijk gewicht.
(6)Kwaliteitscontrole
Kwaliteitsinspectie van micropoeder omvat de chemische samenstelling, deeltjesgrootte en andere factoren. Raadpleeg de "Technische voorwaarden voor siliciumcarbide" voor inspectiemethoden en kwaliteitsnormen.
(7) Productie van slijpstof
Nadat het micropoeder is gegroepeerd en gezeefd, kan de materiaalkop worden gebruikt om maalpoeder te bereiden. De productie van maalpoeder kan afval verminderen en de productketen verlengen.
Geplaatst op: 13 mei 2024