กระบวนการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกปฏิกิริยา

ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการเผาปฏิกิริยาเป็นวัสดุที่ทนอุณหภูมิสูงที่สำคัญ โดยมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอสูง ทนทานต่อการกัดกร่อนสูงและทนต่อการออกซิเดชันสูง และมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ โดยถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักร อวกาศ อุตสาหกรรมเคมี พลังงานและสาขาอื่นๆ

 

1.การเตรียมวัตถุดิบ

การเตรียมวัตถุดิบซิลิกอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกปฏิกิริยาประกอบด้วยคาร์บอนและผงซิลิกอนเป็นหลัก ซึ่งคาร์บอนสามารถใช้กับสารที่มีคาร์บอนได้หลากหลาย เช่น ถ่านโค้ก กราไฟท์ ถ่านไม้ เป็นต้น โดยทั่วไปผงซิลิกอนจะถูกเลือกด้วยขนาดอนุภาคของผงซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูง 1-5μm ขั้นแรก คาร์บอนและผงซิลิกอนจะถูกผสมกันในสัดส่วนที่แน่นอน โดยเติมสารยึดเกาะและสารช่วยการไหลในปริมาณที่เหมาะสม และคนให้เข้ากัน จากนั้นจึงใส่ส่วนผสมลงในเครื่องบดลูกบอลสำหรับเครื่องบดลูกบอลเพื่อให้ผสมและบดให้สม่ำเสมอยิ่งขึ้นจนกว่าขนาดอนุภาคจะน้อยกว่า 1μm

2. กระบวนการขึ้นรูป

กระบวนการขึ้นรูปเป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญในการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์ กระบวนการขึ้นรูปที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การขึ้นรูปด้วยแรงกด การขึ้นรูปด้วยยาแนว และการขึ้นรูปแบบคงที่ การขึ้นรูปด้วยแรงกดหมายถึงการใส่ส่วนผสมลงในแม่พิมพ์และขึ้นรูปโดยใช้แรงกดทางกล การขึ้นรูปด้วยยาแนวหมายถึงการผสมส่วนผสมกับน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ผ่านเข็มฉีดยาภายใต้สภาวะสุญญากาศ และขึ้นรูปผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปหลังจากยืน การขึ้นรูปด้วยแรงดันสถิตหมายถึงการนำส่วนผสมลงในแม่พิมพ์ภายใต้การปกป้องของสุญญากาศหรือบรรยากาศสำหรับการขึ้นรูปด้วยแรงดันสถิต โดยปกติจะอยู่ที่แรงดัน 20-30 MPa

3. กระบวนการเผาผนึก

การเผาผนึกเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกปฏิกิริยา อุณหภูมิการเผาผนึก เวลาการเผาผนึก บรรยากาศการเผาผนึก และปัจจัยอื่นๆ จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกปฏิกิริยา โดยทั่วไป อุณหภูมิการเผาผนึกของซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกปฏิกิริยาอยู่ระหว่าง 2,000-2,400 ℃ เวลาการเผาผนึกโดยทั่วไปคือ 1-3 ชั่วโมง และบรรยากาศการเผาผนึกมักเฉื่อย เช่น อาร์กอน ไนโตรเจน เป็นต้น ในระหว่างการเผาผนึก ส่วนผสมจะเกิดปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์ ในเวลาเดียวกัน คาร์บอนยังจะทำปฏิกิริยากับก๊าซในบรรยากาศเพื่อผลิตก๊าซ เช่น CO และ CO2 ซึ่งจะส่งผลต่อความหนาแน่นและคุณสมบัติของซิลิกอนคาร์ไบด์ ดังนั้น การรักษาบรรยากาศการเผาผนึกและเวลาการเผาผนึกที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมากสำหรับการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกปฏิกิริยา

4. กระบวนการหลังการรักษา

ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการเผาด้วยปฏิกิริยาต้องมีกระบวนการหลังการผลิต กระบวนการหลังการผลิตทั่วไป ได้แก่ การตัดเฉือน การเจียร การขัด การออกซิเดชัน เป็นต้น กระบวนการเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงความแม่นยำและคุณภาพพื้นผิวของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการเผาด้วยปฏิกิริยา โดยหนึ่งในนั้น กระบวนการเจียรและการขัดเป็นวิธีการประมวลผลทั่วไปที่สามารถปรับปรุงความเรียบและความเรียบของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ได้ กระบวนการออกซิเดชันสามารถสร้างชั้นออกไซด์เพื่อเพิ่มความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและเสถียรภาพทางเคมีของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการเผาด้วยปฏิกิริยา

โดยสรุป การผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์แบบเผาปฏิกิริยาเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน จำเป็นต้องเชี่ยวชาญเทคโนโลยีและกระบวนการต่างๆ มากมาย รวมถึงการเตรียมวัตถุดิบ กระบวนการขึ้นรูป กระบวนการเผาปฏิกิริยา และกระบวนการหลังการบำบัด โดยการเชี่ยวชาญเทคโนโลยีและกระบวนการเหล่านี้อย่างครอบคลุมเท่านั้น จึงจะสามารถผลิตวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์แบบเผาปฏิกิริยาคุณภาพสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของสาขาการใช้งานต่างๆ ได้