O monocristal de SiC é um material semicondutor composto do Grupo IV-IV, formado por dois elementos, Si e C, em uma proporção estequiométrica de 1:1. Sua dureza só perde para a do diamante.
O método de redução de óxido de silício com carbono para preparar SiC baseia-se principalmente na seguinte fórmula de reação química:
O processo de reação de redução do óxido de silício por carbono é relativamente complexo, sendo que a temperatura da reação afeta diretamente o produto final.
No processo de preparação do carbeto de silício, as matérias-primas são inicialmente colocadas em um forno de resistência. O forno de resistência consiste em paredes nas extremidades, com um eletrodo de grafite no centro, e o núcleo do forno conecta os dois eletrodos. Na periferia do núcleo do forno, são colocadas as matérias-primas que participarão da reação, e em seguida, os materiais utilizados para isolamento térmico são colocados na periferia. Quando a fusão começa, o forno de resistência é energizado e a temperatura sobe para 2.600 a 2.700 graus Celsius. A energia térmica elétrica é transferida para a carga através da superfície do núcleo do forno, fazendo com que ela seja aquecida gradualmente. Quando a temperatura da carga ultrapassa 1.450 graus Celsius, ocorre uma reação química que gera carbeto de silício e monóxido de carbono. À medida que o processo de fusão continua, a área de alta temperatura na carga se expande gradualmente e a quantidade de carbeto de silício gerado também aumenta. O carbeto de silício é formado continuamente no forno e, por meio da evaporação e do movimento, os cristais crescem gradualmente e eventualmente se agrupam em cristais cilíndricos.
Parte da parede interna do cristal começa a se decompor devido à alta temperatura, que ultrapassa 2.600 graus Celsius. O silício resultante da decomposição se recombina com o carbono presente na carga para formar novo carbeto de silício.
Quando a reação química do carbeto de silício (SiC) estiver completa e o forno tiver esfriado, a próxima etapa pode começar. Primeiro, as paredes do forno são desmontadas e, em seguida, as matérias-primas presentes no forno são selecionadas e classificadas camada por camada. As matérias-primas selecionadas são trituradas para se obter o material granular desejado. Depois, as impurezas das matérias-primas são removidas por lavagem com água ou limpeza com soluções ácidas e alcalinas, bem como por separação magnética e outros métodos. As matérias-primas limpas precisam ser secas e peneiradas novamente, obtendo-se finalmente o pó de carbeto de silício puro. Se necessário, esses pós podem ser processados posteriormente, de acordo com a aplicação específica, como conformação ou moagem fina, para produzir um pó de carbeto de silício ainda mais fino.
Os passos específicos são os seguintes:
(1) Matérias-primas
O micropó de carbeto de silício verde é produzido pela trituração de carbeto de silício verde mais grosso. A composição química do carbeto de silício deve ser superior a 99%, e o teor de carbono livre e óxido de ferro deve ser inferior a 0,2%.
(2)Quebrado
Para triturar areia de carbeto de silício em pó fino, dois métodos são atualmente usados na China: um é a trituração intermitente em moinho de bolas úmido e o outro é a trituração usando um moinho de pó com fluxo de ar.
(3)Separação magnética
Independentemente do método utilizado para triturar o pó de carbeto de silício em pó fino, a separação magnética úmida e a separação magnética mecânica são geralmente empregadas. Isso ocorre porque, durante a separação magnética úmida, não há geração de poeira, os materiais magnéticos são completamente separados, o produto resultante da separação magnética contém menos ferro e a quantidade de pó de carbeto de silício arrastado pelos materiais magnéticos também é menor.
(4)Separação de água
O princípio básico do método de separação por água consiste em utilizar as diferentes velocidades de sedimentação de partículas de carbeto de silício de diferentes diâmetros na água para realizar a separação por tamanho de partícula.
(5) Triagem ultrassônica
Com o desenvolvimento da tecnologia ultrassônica, ela também passou a ser amplamente utilizada na triagem ultrassônica de micropós, podendo solucionar problemas de triagem como forte adsorção, fácil aglomeração, alta eletricidade estática, alta finura, alta densidade e baixa gravidade específica.
(6) Inspeção de qualidade
A inspeção da qualidade do micropó inclui a composição química, a distribuição do tamanho das partículas e outros itens. Para obter informações sobre os métodos de inspeção e os padrões de qualidade, consulte as “Condições Técnicas do Carbeto de Silício”.
(7) Produção de pó de moagem
Após o pó microscópico ser agrupado e peneirado, o cabeçote de coleta pode ser utilizado para preparar o pó para moagem. A produção desse pó reduz o desperdício e amplia a cadeia produtiva.
Data da publicação: 13 de maio de 2024