SiC நுண்தூள் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது?

SiC ஒற்றைப் படிகம் என்பது, Si மற்றும் C ஆகிய இரண்டு தனிமங்கள் 1:1 என்ற விகிதத்தில் இணைந்து உருவான, நான்காம்-நான்காம் குழுமத்தைச் சேர்ந்த ஒரு கூட்டு குறைக்கடத்திப் பொருளாகும். இதன் கடினத்தன்மை வைரத்திற்கு அடுத்தபடியாக உள்ளது.

SiC-ஐத் தயாரிப்பதற்கான சிலிக்கான் ஆக்சைடின் கார்பன் ஒடுக்க முறையானது, முக்கியமாகப் பின்வரும் வேதியியல் வினைச் சூத்திரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது:

சிலிக்கான் ஆக்சைடின் கார்பன் ஒடுக்க வினை செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் சிக்கலானது, இதில் வினை வெப்பநிலை இறுதி விளைபொருளை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.

சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிக்கும் செயல்முறையில், மூலப்பொருட்கள் முதலில் ஒரு மின்தடை உலையில் வைக்கப்படுகின்றன. அந்த மின்தடை உலையானது, இரு முனைகளிலும் இறுதிச் சுவர்களையும், மையத்தில் ஒரு கிராஃபைட் மின்முனையையும் கொண்டுள்ளது, மேலும் உலையின் மையப்பகுதி இந்த இரண்டு மின்முனைகளையும் இணைக்கிறது. உலையின் மையப்பகுதியின் விளிம்பில், வினையில் பங்கேற்கும் மூலப்பொருட்கள் முதலில் வைக்கப்படுகின்றன, பின்னர் வெப்பப் பாதுகாப்பிற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் விளிம்பில் வைக்கப்படுகின்றன. உருக்குதல் தொடங்கும் போது, ​​மின்தடை உலைக்கு ஆற்றல் அளிக்கப்பட்டு, அதன் வெப்பநிலை 2,600 முதல் 2,700 டிகிரி செல்சியஸ் வரை உயர்கிறது. உலையின் மையப்பகுதியின் மேற்பரப்பு வழியாக மின் வெப்ப ஆற்றல் மூலப்பொருளுக்கு மாற்றப்பட்டு, அது படிப்படியாக வெப்பமடைகிறது. மூலப்பொருளின் வெப்பநிலை 1450 டிகிரி செல்சியஸைத் தாண்டும்போது, ​​ஒரு வேதிவினை நிகழ்ந்து சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் கார்பன் மோனாக்சைடு வாயு உருவாகிறது. உருக்குதல் செயல்முறை தொடரும்போது, ​​மூலப்பொருளில் உள்ள உயர்-வெப்பநிலைப் பகுதி படிப்படியாக விரிவடையும், மேலும் உருவாகும் சிலிக்கான் கார்பைடின் அளவும் அதிகரிக்கும். உலையில் சிலிக்கான் கார்பைடு தொடர்ச்சியாக உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் ஆவியாதல் மற்றும் இயக்கத்தின் மூலம், படிகங்கள் படிப்படியாக வளர்ந்து இறுதியில் உருளை வடிவப் படிகங்களாக ஒன்றுகூடுகின்றன.

2,600 டிகிரி செல்சியஸைத் தாண்டிய உயர் வெப்பநிலை காரணமாக, படிகத்தின் உள் சுவரின் ஒரு பகுதி சிதையத் தொடங்குகிறது. இந்தச் சிதைவினால் உருவாகும் சிலிக்கான் தனிமம், கலவையில் உள்ள கார்பன் தனிமத்துடன் மீண்டும் இணைந்து புதிய சிலிக்கான் கார்பைடை உருவாக்கும்.

சிலிக்கான் கார்பைடின் (SiC) வேதிவினை நிறைவடைந்து, உலை குளிர்ந்தவுடன், அடுத்த கட்டத்தைத் தொடங்கலாம். முதலில், உலையின் சுவர்கள் அகற்றப்படுகின்றன, பின்னர் உலையில் உள்ள மூலப்பொருட்கள் அடுக்கு அடுக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டு தரம் பிரிக்கப்படுகின்றன. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மூலப்பொருட்கள், நமக்குத் தேவையான துகள் பொருளைப் பெறுவதற்காக நசுக்கப்படுகின்றன. அடுத்து, மூலப்பொருட்களில் உள்ள அசுத்தங்கள், நீர் கழுவுதல் அல்லது அமிலம் மற்றும் காரக் கரைசல்களைக் கொண்டு சுத்தம் செய்தல், அத்துடன் காந்தப் பிரிப்பு மற்றும் பிற முறைகள் மூலம் அகற்றப்படுகின்றன. சுத்தம் செய்யப்பட்ட மூலப்பொருட்கள் உலர்த்தப்பட்டு, பின்னர் மீண்டும் சலிக்கப்பட வேண்டும், இறுதியாக தூய சிலிக்கான் கார்பைடு தூள் பெறப்படுகிறது. தேவைப்பட்டால், இந்தத் தூள்களை உண்மையான பயன்பாட்டிற்கு ஏற்ப, வடிவமைத்தல் அல்லது நுண்ணிய அரைத்தல் போன்ற மேலும் பல செயல்முறைகளுக்கு உட்படுத்தி, மிக நுண்ணிய சிலிக்கான் கார்பைடு தூளை உருவாக்கலாம்.

குறிப்பிட்ட வழிமுறைகள் பின்வருமாறு:

(1) மூலப்பொருட்கள்

பெரிய துகள்களாலான பச்சை சிலிக்கான் கார்பைடை நசுக்குவதன் மூலம் பச்சை சிலிக்கான் கார்பைடு நுண்தூள் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடின் வேதியியல் கலவை 99%-க்கும் அதிகமாக இருக்க வேண்டும், மேலும் தனி கார்பன் மற்றும் இரும்பு ஆக்சைடு 0.2%-க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.

(2) உடைந்த

சிலிக்கான் கார்பைடு மணலை நுண்ணிய தூளாக அரைக்க, சீனாவில் தற்போது இரண்டு முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; ஒன்று இடைவிட்டு இயங்கும் ஈரப் பந்து ஆலை அரைத்தல், மற்றொன்று காற்றோட்டத் தூள் ஆலையைப் பயன்படுத்தி அரைத்தல்.

(3) காந்தப் பிரிப்பு

சிலிக்கான் கார்பைடு தூளை நுண்ணிய தூளாக நசுக்க எந்த முறை பயன்படுத்தப்பட்டாலும், பொதுவாக ஈரக் காந்தப் பிரிப்பு மற்றும் இயந்திரக் காந்தப் பிரிப்பு ஆகியவையே பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதற்குக் காரணம், ஈரக் காந்தப் பிரிப்பின் போது தூசி உருவாவதில்லை, காந்தப் பொருட்கள் முழுமையாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன, காந்தப் பிரிப்பிற்குப் பிறகு கிடைக்கும் பொருளில் இரும்பு குறைவாக உள்ளது, மேலும் காந்தப் பொருட்களால் அகற்றப்படும் சிலிக்கான் கார்பைடு தூளின் அளவும் குறைவாகவே இருக்கும்.

(4) நீர் பிரிப்பு

நீர் பிரிப்பு முறையின் அடிப்படைக் கொள்கை என்பது, நீரில் வெவ்வேறு விட்டங்களைக் கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு துகள்களின் வெவ்வேறு வீழ்படிவு வேகங்களைப் பயன்படுத்தி துகள் அளவு வரிசைப்படுத்தலைச் செய்வதாகும்.

(5) மீயொலி பரிசோதனை

மீயொலி தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியுடன், நுண்தூள்களின் மீயொலி சல்லடை தொழில்நுட்பத்திலும் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் மூலம் வலுவான ஒட்டுதல், எளிதில் கட்டியாகுதல், அதிக நிலை மின்னூட்டம், உயர் நுண்மை, அதிக அடர்த்தி மற்றும் குறைந்த தன் ஈர்ப்பு போன்ற சல்லடைப் பிரச்சனைகளை அடிப்படையில் தீர்க்க முடியும்.

(6) தர ஆய்வு

நுண்பொடியின் தரப் பரிசோதனையில் வேதியியல் கலவை, துகள் அளவு கலவை மற்றும் பிற அம்சங்கள் அடங்கும். பரிசோதனை முறைகள் மற்றும் தரநிலைகளுக்கு, “சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்நுட்ப நிபந்தனைகள்” பகுதியைப் பார்க்கவும்.

(7) அரைக்கும் தூசி உற்பத்தி

நுண்தூள் குழுக்களாகப் பிரிக்கப்பட்டு சலிக்கப்பட்ட பிறகு, அதிலுள்ள மூலப்பொருள் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி அரைக்கும் தூளைத் தயாரிக்கலாம். அரைக்கும் தூள் உற்பத்தியானது கழிவுகளைக் குறைத்து, உற்பத்திச் சங்கிலியை நீட்டிக்கிறது.