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 umieszcza się najpierw w piecu oporowym. Piec oporowy składa się ze ścianek czołowych na obu końcach, z elektrodą grafitową pośrodku, a rdzeń pieca łączy te dwie elektrody. Na obwodzie rdzenia pieca najpierw umieszcza się surowce biorące udział w reakcji, a następnie materiały służące do utrwalania ciepła. Po rozpoczęciu wytopu, piec oporowy zostaje uruchomiony, a temperatura wzrasta do 2600–2700 stopni Celsjusza. Energia cieplna jest przekazywana 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 tlenek węgla. W miarę postępu procesu wytopu, obszar wysokiej temperatury we wsadzie stopniowo się rozszerza, a ilość wytwarzanego węglika krzemu również wzrasta. 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 pod wpływem wysokiej temperatury przekraczającej 2600 stopni Celsjusza. Powstały w wyniku rozkładu pierwiastek krzemu rekombinuje z pierwiastkiem węgla w ładunku, tworząc nowy węglik krzemu.
Po zakończeniu reakcji chemicznej węglika krzemu (SiC) i ostygnięciu pieca, można rozpocząć kolejny etap. Najpierw ściany pieca są demontowane, a następnie surowce w piecu są selekcjonowane i sortowane warstwa po warstwie. Wybrane surowce są kruszone w celu uzyskania pożądanego granulatu. Następnie zanieczyszczenia z surowców są usuwane poprzez płukanie wodą lub czyszczenie roztworami kwasów i zasad, a także separację magnetyczną i inne metody. Oczyszczone surowce muszą zostać wysuszone, a następnie ponownie przesiane, w wyniku czego uzyskuje się czysty proszek węglika krzemu. W razie potrzeby proszki te można poddać dalszej obróbce, zgodnie z rzeczywistym zastosowaniem, takiej jak formowanie lub mielenie precyzyjne, w celu uzyskania drobniejszego proszku węglika krzemu.
Konkretne kroki są następujące:
(1) Surowce
Mikroproszek zielonego węglika krzemu powstaje w wyniku kruszenia grubszego zielonego węglika krzemu. Skład chemiczny węglika krzemu powinien przekraczać 99%, a zawartość wolnego węgla i tlenku żelaza powinna być mniejsza niż 0,2%.
(2)Złamany
Obecnie w Chinach do kruszenia piasku z węglika krzemu na drobny proszek stosuje się dwie metody: kruszenie w młynie kulowym na mokro z przerwami oraz kruszenie przy użyciu młyna pneumatycznego do proszków.
(3)Separacja magnetyczna
Niezależnie od metody kruszenia proszku węglika krzemu na drobny proszek, zazwyczaj stosuje się mokrą separację magnetyczną i mechaniczną separację magnetyczną. Wynika to z faktu, że podczas mokrej separacji magnetycznej nie powstaje pył, materiały magnetyczne są całkowicie oddzielone, produkt po separacji magnetycznej zawiera mniej żelaza, a ilość proszku węglika krzemu oddzielonego przez materiały magnetyczne jest również mniejsza.
(4)Separacja wody
Podstawową zasadą metody separacji wody jest wykorzystanie różnej prędkości osadzania się w wodzie cząstek węglika krzemu o różnych średnicach w celu przeprowadzenia sortowania według wielkości cząstek.
(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 drobność, duża gęstość i niski ciężar właściwy.
(6)Kontrola jakości
Kontrola jakości mikroproszku obejmuje skład chemiczny, wielkość cząstek i inne parametry. Metody kontroli i standardy jakości można znaleźć w dokumencie „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 produkcyjny.
Czas publikacji: 13 maja 2024 r.