Monokryštál SiC je polovodičový materiál skupiny IV-IV zložený z dvoch prvkov, Si a C, v stechiometrickom pomere 1:1. Jeho tvrdosť je druhá najtvrdšia hneď po diamante.
Metóda redukcie uhlíka z oxidu kremičitého na prípravu SiC je založená hlavne na nasledujúcom chemickom reakčnom vzorci:
Reakčný proces redukcie oxidu kremičitého uhlíkom je pomerne zložitý, pričom reakčná teplota priamo ovplyvňuje konečný produkt.
V procese prípravy karbidu kremíka sa suroviny najprv umiestnia do odporovej pece. Odporová pec sa skladá z koncových stien na oboch koncoch s grafitovou elektródou v strede a jadro pece spája tieto dve elektródy. Na obvode jadra pece sa najprv umiestnia suroviny zúčastňujúce sa reakcie a potom sa na obvod umiestnia materiály používané na uchovanie tepla. Keď sa začne tavenie, odporová pec sa zapne a teplota stúpne na 2 600 až 2 700 stupňov Celzia. Elektrická tepelná energia sa prenáša do vsádzky cez povrch jadra pece, čo spôsobuje jej postupné zahrievanie. Keď teplota vsádzky prekročí 1 450 stupňov Celzia, dochádza k chemickej reakcii, pri ktorej vzniká karbid kremíka a plynný oxid uhoľnatý. Ako proces tavenia pokračuje, oblasť s vysokou teplotou vo vsádzke sa postupne rozširuje a množstvo vytvoreného karbidu kremíka sa tiež zvyšuje. Karbid kremíka sa v peci neustále tvorí a odparovaním a pohybom kryštály postupne rastú a nakoniec sa zhromažďujú do valcovitých kryštálov.
Časť vnútornej steny kryštálu sa začína rozkladať v dôsledku vysokej teploty presahujúcej 2 600 stupňov Celzia. Kremík vznikajúci rozkladom sa rekombinuje s uhlíkom vo vsádzke za vzniku nového karbidu kremíka.
Keď je chemická reakcia karbidu kremíka (SiC) ukončená a pec sa ochladí, môže sa začať ďalší krok. Najprv sa demontujú steny pece a potom sa suroviny v peci vyberú a triedia vrstvu po vrstve. Vybrané suroviny sa rozdrvia, aby sa získal požadovaný granulovaný materiál. Následne sa nečistoty v surovinách odstránia premytím vodou alebo čistením kyslými a alkalickými roztokmi, ako aj magnetickou separáciou a inými metódami. Vyčistené suroviny je potrebné vysušiť a potom znova preosiať, aby sa získal čistý prášok karbidu kremíka. V prípade potreby sa tieto prášky môžu ďalej spracovávať podľa skutočného použitia, napríklad tvarovaním alebo jemným mletím, aby sa získal jemnejší prášok karbidu kremíka.
Konkrétne kroky sú nasledovné:
(1) Suroviny
Mikroprášok zeleného karbidu kremíka sa vyrába drvením hrubšieho zeleného karbidu kremíka. Chemické zloženie karbidu kremíka by malo byť vyššie ako 99 % a voľný uhlík a oxid železa by mali byť nižšie ako 0,2 %.
(2)Zlomené
Na drvenie piesku karbidu kremíka na jemný prášok sa v Číne v súčasnosti používajú dve metódy, jednou je prerušované drvenie v mokrom guľovom mlyne a druhou je drvenie pomocou práškového mlyna s prúdením vzduchu.
(3) Magnetická separácia
Bez ohľadu na to, aká metóda sa použije na drvenie prášku karbidu kremíka na jemný prášok, zvyčajne sa používa mokrá magnetická separácia a mechanická magnetická separácia. Je to preto, že pri mokrej magnetickej separácii nevzniká žiadny prach, magnetické materiály sú úplne oddelené, produkt po magnetickej separácii obsahuje menej železa a magnetické materiály odoberajú aj menej prášku karbidu kremíka.
(4) Oddelenie vody
Základným princípom metódy separácie vody je využitie rôznych rýchlostí usadzovania častíc karbidu kremíka rôznych priemerov vo vode na vykonanie triedenia podľa veľkosti častíc.
(5) Ultrazvukové skríning
S rozvojom ultrazvukovej technológie sa široko používa aj v ultrazvukovom skríningu mikropráškovej technológie, ktorá dokáže v podstate vyriešiť problémy so skríningom, ako je silná adsorpcia, ľahká aglomerácia, vysoká statická elektrina, vysoká jemnosť, vysoká hustota a nízka špecifická hmotnosť.
(6) Kontrola kvality
Kontrola kvality mikropráškov zahŕňa chemické zloženie, zloženie veľkosti častíc a ďalšie položky. Metódy kontroly a normy kvality nájdete v dokumente „Technické podmienky pre karbid kremíka“.
(7) Produkcia brúsneho prachu
Po zoskupení a preosiatí mikroprášku sa môže materiálová hlava použiť na prípravu mlecieho prášku. Výroba mlecieho prášku môže znížiť odpad a predĺžiť výrobný reťazec.
Čas uverejnenia: 13. mája 2024