Процес виробництва реактивного спікання карбіду кремнію

Реакційно спечений карбід кремнію є важливим високотемпературним матеріалом, що має високу міцність, високу твердість, високу зносостійкість, високу корозійну стійкість та високу стійкість до окислення, а також інші чудові властивості, широко використовується в машинобудуванні, аерокосмічній, хімічній промисловості, енергетиці та інших галузях.

 

1. Підготовка сировини

Сировиною для реактивного спікання карбіду кремнію є переважно вуглецевий та кремнієвий порошок, з яких вуглець може бути використаний у різних вуглецевмісних речовинах, таких як кам'яновугільний кокс, графіт, деревне вугілля тощо. Кремнієвий порошок зазвичай вибирається з розміром частинок 1-5 мкм як високочистий кремнієвий порошок. Спочатку вуглецевий та кремнієвий порошок змішують у певній пропорції, додають відповідну кількість сполучної речовини та агента, що покращує текучість, та рівномірно перемішують. Потім суміш поміщають у кульовий млин для подальшого рівномірного перемішування та подрібнення, доки розмір частинок не стане менше 1 мкм.

2. Процес формування

Процес лиття під тиском є ​​одним з ключових етапів у виробництві карбіду кремнію. Найчастіше використовуються такі процеси лиття: пресування, заливка під тиском та статичне лиття. Пресування під тиском означає, що суміш поміщається у форму та формується механічним тиском. Заливка під тиском означає змішування суміші з водою або органічним розчинником, введення її у форму за допомогою шприца в умовах вакууму та формування готового виробу після витримування. Статичне лиття під тиском означає подання суміші у форму під захистом вакууму або атмосфери для статичного лиття під тиском, зазвичай під тиском 20-30 МПа.

3. Процес спікання

Спікання є ключовим етапом у процесі виробництва реакційно-спеченого карбіду кремнію. Температура спікання, час спікання, атмосфера спікання та інші фактори впливають на характеристики реакційно-спеченого карбіду кремнію. Як правило, температура спікання реактивно-спеченого карбіду кремнію становить від 2000 до 2400 ℃, час спікання зазвичай становить 1-3 години, а атмосфера спікання зазвичай інертна, така як аргон, азот тощо. Під час спікання суміш зазнає хімічної реакції з утворенням кристалів карбіду кремнію. Водночас вуглець також реагує з газами в атмосфері, утворюючи такі гази, як CO та CO2, що впливає на щільність та властивості карбіду кремнію. Тому підтримка відповідної атмосфери спікання та часу спікання є дуже важливою для виробництва реакційно-спеченого карбіду кремнію.

4. Процес після обробки

Реакційно спечений карбід кремнію потребує процесу подальшої обробки після виготовлення. Поширеними процесами подальшої обробки є механічна обробка, шліфування, полірування, окислення тощо. Ці процеси призначені для підвищення точності та якості поверхні реакційно спеченого карбіду кремнію. Серед них процес шліфування та полірування є поширеним методом обробки, який може покращити обробку та площинність поверхні карбіду кремнію. Процес окислення може утворювати оксидний шар для підвищення стійкості до окислення та хімічної стабільності реакційно спеченого карбіду кремнію.

Коротше кажучи, виробництво карбіду кремнію методом реактивного спікання – це складний процес, що потребує опанування різноманітних технологій та процесів, включаючи підготовку сировини, процес формування, процес спікання та процес подальшої обробки. Тільки завдяки всебічному опануванню цих технологій та процесів можна виготовляти високоякісні реакційно спечені карбід кремнієві матеріали, що відповідають потребам різних галузей застосування.