SiC-eenkristal is een halfgeleidermateriaal uit groep IV-IV, samengesteld uit twee elementen, Si en C, in een stoichiometrische verhouding van 1:1. De hardheid ervan is na diamant de hoogste.
De koolstofreductiemethode van siliciumoxide voor de bereiding van SiC is hoofdzakelijk gebaseerd op de volgende chemische reactievergelijking:
Het reactieproces van koolstofreductie van siliciumoxide is relatief complex, waarbij de reactietemperatuur rechtstreeks van invloed is op het eindproduct.
Bij de bereiding van siliciumcarbide worden de grondstoffen eerst in een weerstandsoven geplaatst. De weerstandsoven bestaat uit eindwanden aan beide uiteinden, met een grafietelektrode in het midden, en de ovenkern verbindt de twee elektroden. Aan de buitenkant van de ovenkern worden eerst de grondstoffen geplaatst die aan de reactie deelnemen, gevolgd door de materialen die dienen voor warmtebehoud. Wanneer het smeltproces begint, wordt de weerstandsoven ingeschakeld en stijgt de temperatuur tot 2600 à 2700 graden Celsius. Elektrische warmte-energie wordt via het oppervlak van de ovenkern overgedragen op de lading, waardoor deze geleidelijk opwarmt. Wanneer de temperatuur van de lading boven de 1450 graden Celsius komt, vindt een chemische reactie plaats waarbij siliciumcarbide en koolmonoxidegas ontstaan. Naarmate het smeltproces vordert, zal het gebied met hoge temperatuur in de lading geleidelijk uitbreiden en zal de hoeveelheid gevormd siliciumcarbide toenemen. Siliciumcarbide wordt continu gevormd in de oven, en door verdamping en beweging groeien de kristallen geleidelijk en vormen uiteindelijk cilindrische kristallen.
Door de hoge temperatuur van meer dan 2600 graden Celsius begint een deel van de binnenwand van het kristal te ontbinden. Het silicium dat bij deze ontbinding vrijkomt, zal zich opnieuw verbinden met het koolstofelement in de lading om nieuw siliciumcarbide te vormen.
Nadat de chemische reactie van siliciumcarbide (SiC) is voltooid en de oven is afgekoeld, kan de volgende stap beginnen. Eerst worden de wanden van de oven verwijderd en vervolgens worden de grondstoffen in de oven laag voor laag geselecteerd en gesorteerd. De geselecteerde grondstoffen worden vermalen tot het gewenste korrelmateriaal. Vervolgens worden onzuiverheden in de grondstoffen verwijderd door middel van waterwassen of reiniging met zure en alkalische oplossingen, evenals magnetische scheiding en andere methoden. De gereinigde grondstoffen moeten worden gedroogd en vervolgens opnieuw gezeefd, waarna uiteindelijk zuiver siliciumcarbidepoeder wordt verkregen. Indien nodig kan dit poeder verder worden verwerkt, afhankelijk van het beoogde gebruik, bijvoorbeeld door het 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 hoger zijn dan 99%, en het gehalte aan vrije koolstof en ijzeroxide moet lager zijn dan 0,2%.
(2)Gebroken
Om siliciumcarbidezand tot fijn poeder te vermalen, worden in China momenteel twee methoden gebruikt: intermitterend nat malen met een kogelmolen en malen met een luchtstroompoedermolen.
(3)Magnetische scheiding
Ongeacht de methode die wordt gebruikt om siliciumcarbidepoeder tot fijn poeder te vermalen, worden natte magnetische scheiding en mechanische magnetische scheiding doorgaans toegepast. Dit komt doordat er bij natte magnetische scheiding geen stof vrijkomt, de magnetische materialen volledig worden afgescheiden, het product na magnetische scheiding minder ijzer bevat en er ook minder siliciumcarbidepoeder door de magnetische materialen wordt meegevoerd.
(4) Waterscheiding
Het basisprincipe van de waterseparatiemethode is het gebruik van de verschillende bezinkingssnelheden van siliciumcarbidedeeltjes met verschillende diameters in water om de deeltjesgrootte te sorteren.
(5) Ultrasone screening
Met de ontwikkeling van ultrasone technologie wordt deze ook veelvuldig gebruikt bij ultrasoon zeven van micropoeder. Dit kan in principe zeefproblemen oplossen zoals sterke adsorptie, gemakkelijke agglomeratie, hoge statische elektriciteit, hoge fijnheid, hoge dichtheid en een laag soortelijk gewicht.
(6) Kwaliteitsinspectie
De kwaliteitscontrole van micropoeder omvat de chemische samenstelling, de deeltjesgrootteverdeling en andere aspecten. Raadpleeg voor inspectiemethoden en kwaliteitsnormen de "Technische voorwaarden siliciumcarbide".
(7) Productie van slijpstof
Nadat het micropoeder is gegroepeerd en gezeefd, kan de materiaalkop worden gebruikt om maalpoeder te produceren. De productie van maalpoeder kan afval verminderen en de productketen verlengen.
Geplaatst op: 13 mei 2024