Monokryształ SiC to półprzewodnikowy materiał złożony z grupy IV-IV, składający się z dwóch pierwiastków, Si i C, w stosunku stechiometrycznym 1:1. Pod względem twardości ustępuje jedynie diamentowi.
Metoda redukcji tlenku krzemu poprzez węgiel w celu przygotowania SiC opiera się głównie na następującym wzorze reakcji chemicznej:
Proces reakcji redukcji tlenku krzemu przez węgiel jest stosunkowo złożony, a temperatura reakcji bezpośrednio wpływa na produkt końcowy.
W procesie przygotowania węglika krzemu surowce są najpierw umieszczane w piecu oporowym. Piec oporowy składa się ze ścianek końcowych na obu końcach, z elektrodą grafitową w środku, a rdzeń pieca łączy dwie elektrody. Na obwodzie rdzenia pieca najpierw umieszczane są surowce biorące udział w reakcji, a następnie na obwodzie umieszczane są materiały używane do konserwacji cieplnej. Gdy rozpoczyna się wytapianie, piec oporowy jest zasilany, a temperatura wzrasta do 2600–2700 stopni Celsjusza. Energia cieplna elektryczna jest przenoszona do wsadu przez powierzchnię rdzenia pieca, powodując jego stopniowe nagrzewanie. Gdy temperatura wsadu przekroczy 1450 stopni Celsjusza, zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje węglik krzemu i gazowy tlenek węgla. W miarę trwania procesu wytapiania obszar o wysokiej temperaturze we wsadzie będzie się stopniowo rozszerzał, a ilość wytworzonego węglika krzemu również wzrośnie. Węglik krzemu jest stale formowany w piecu, a poprzez parowanie i ruch kryształy stopniowo rosną i ostatecznie łączą się w kryształy cylindryczne.
Część wewnętrznej ściany kryształu zaczyna się rozkładać z powodu wysokiej temperatury przekraczającej 2600 stopni Celsjusza. Pierwiastek krzemu powstały w wyniku rozkładu połączy się z pierwiastkiem węgla w ładunku, tworząc nowy węglik krzemu.
Gdy reakcja chemiczna węglika krzemu (SiC) jest zakończona i piec ostygnie, można rozpocząć następny krok. Najpierw ściany pieca są demontowane, a następnie surowce w piecu są wybierane i sortowane warstwa po warstwie. Wybrane surowce są kruszone w celu uzyskania pożądanego materiału granularnego. Następnie zanieczyszczenia w surowcach są usuwane poprzez mycie wodą lub czyszczenie roztworami kwasów i zasad, a także separację magnetyczną i inne metody. Oczyszczone surowce muszą zostać wysuszone, a następnie ponownie przesiane, a na końcu można uzyskać czysty proszek węglika krzemu. W razie potrzeby proszki te można dalej przetwarzać zgodnie z rzeczywistym zastosowaniem, takim jak kształtowanie lub drobne mielenie, w celu wytworzenia drobniejszego proszku węglika krzemu.
Konkretne kroki są następujące:
(1) Surowce
Zielony mikroproszek węglika krzemu powstaje w wyniku kruszenia grubszego zielonego węglika krzemu. Skład chemiczny węglika krzemu powinien być większy niż 99%, a wolny węgiel i tlenek żelaza powinny być mniejsze niż 0,2%.
(2)Złamany
Aby rozdrobnić piasek węglika krzemu na drobny proszek, w Chinach stosuje się obecnie dwie metody: jedną jest okresowe kruszenie w młynie kulowym na mokro, drugą zaś kruszenie przy użyciu młyna proszkowego z przepływem powietrza.
(3)Separacja magnetyczna
Niezależnie od tego, jaka metoda jest stosowana do kruszenia proszku węglika krzemu na drobny proszek, zazwyczaj stosuje się mokrą separację magnetyczną i mechaniczną separację magnetyczną. Dzieje się tak, ponieważ podczas mokrej separacji magnetycznej nie ma pyłu, materiały magnetyczne są całkowicie oddzielone, produkt po separacji magnetycznej zawiera mniej żelaza, a proszek węglika krzemu zabierany przez materiały magnetyczne jest również mniejszy.
(4)Separacja wody
Podstawową zasadą metody separacji wody jest wykorzystanie różnej prędkości osadzania się cząstek węglika krzemu o różnych średnicach w wodzie, co pozwala na sortowanie cząstek według wielkości.
(5) Badanie ultradźwiękowe
Dzięki rozwojowi technologii ultradźwiękowej jest ona również szeroko stosowana w przesiewaniu ultradźwiękowym technologii mikroproszków, co może zasadniczo rozwiązać takie problemy przesiewania, jak silna adsorpcja, łatwa aglomeracja, wysoka elektryczność statyczna, duża drobnoziarnistość, duża gęstość i niski ciężar właściwy.
(6)Kontrola jakości
Kontrola jakości mikroproszku obejmuje skład chemiczny, skład wielkości cząstek i inne elementy. Aby zapoznać się z metodami kontroli i normami jakości, zapoznaj się z dokumentem „Warunki techniczne węglika krzemu”.
(7) Produkcja pyłu szlifierskiego
Po zgrupowaniu i przesianiu mikroproszku głowica materiałowa może zostać użyta do przygotowania proszku do mielenia. Produkcja proszku do mielenia może zmniejszyć ilość odpadów i wydłużyć łańcuch produktów.
Czas publikacji: 13-05-2024