Tinh thể đơn SiC là vật liệu bán dẫn hợp chất nhóm IV-IV được cấu tạo từ hai nguyên tố, Si và C, với tỷ lệ mol 1:1. Độ cứng của nó chỉ đứng sau kim cương.
Phương pháp khử cacbon oxit silic để điều chế SiC chủ yếu dựa trên công thức phản ứng hóa học sau:
Quá trình phản ứng khử cacbon của oxit silic tương đối phức tạp, trong đó nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm cuối cùng.
Trong quá trình điều chế cacbua silic, nguyên liệu thô được cho vào lò điện trở. Lò điện trở gồm hai vách ở hai đầu, có điện cực than chì ở giữa, và lõi lò nối hai điện cực này. Nguyên liệu tham gia phản ứng được đặt trước ở ngoại vi lõi lò, sau đó vật liệu giữ nhiệt được đặt ở ngoại vi. Khi bắt đầu nấu chảy, lò điện trở được cấp điện và nhiệt độ tăng lên đến 2.600 đến 2.700 độ C. Năng lượng nhiệt điện được truyền vào nguyên liệu thông qua bề mặt lõi lò, làm cho nguyên liệu dần dần nóng lên. Khi nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá 1450 độ C, phản ứng hóa học xảy ra tạo ra cacbua silic và khí cacbon monoxit. Khi quá trình nấu chảy tiếp tục, vùng nhiệt độ cao trong nguyên liệu sẽ dần dần mở rộng, và lượng cacbua silic tạo ra cũng tăng lên. Cacbua silic được hình thành liên tục trong lò, và thông qua quá trình bay hơi và chuyển động, các tinh thể dần dần phát triển và cuối cùng tập hợp lại thành các tinh thể hình trụ.
Một phần thành trong của tinh thể bắt đầu bị phân hủy do nhiệt độ cao vượt quá 2.600 độ C. Nguyên tố silic được tạo ra từ quá trình phân hủy sẽ kết hợp lại với nguyên tố cacbon trong hỗn hợp để tạo thành silic cacbua mới.
Khi phản ứng hóa học của cacbua silic (SiC) hoàn tất và lò đã nguội, bước tiếp theo có thể bắt đầu. Đầu tiên, các bức tường của lò được tháo dỡ, sau đó nguyên liệu thô trong lò được chọn lọc và phân loại theo từng lớp. Nguyên liệu thô được chọn lọc được nghiền nhỏ để thu được vật liệu dạng hạt mong muốn. Tiếp theo, các tạp chất trong nguyên liệu thô được loại bỏ bằng cách rửa bằng nước hoặc làm sạch bằng dung dịch axit và kiềm, cũng như bằng phương pháp tách từ và các phương pháp khác. Nguyên liệu thô đã được làm sạch cần được sấy khô và sàng lọc lại, cuối cùng thu được bột cacbua silic tinh khiết. Nếu cần, các loại bột này có thể được xử lý thêm theo mục đích sử dụng thực tế, chẳng hạn như tạo hình hoặc nghiền mịn, để sản xuất bột cacbua silic mịn hơn.
Các bước cụ thể như sau:
(1) Nguyên liệu thô
Bột siêu mịn silicon carbide xanh được sản xuất bằng cách nghiền silicon carbide xanh thô hơn. Thành phần hóa học của silicon carbide phải lớn hơn 99%, và hàm lượng carbon tự do và oxit sắt phải nhỏ hơn 0,2%.
(2)Bị hỏng
Hiện nay, tại Trung Quốc có hai phương pháp sử dụng cát silicon carbide để nghiền thành bột mịn, một là nghiền bằng máy nghiền bi ướt gián đoạn, và phương pháp còn lại là nghiền bằng máy nghiền bột khí nén.
(3) Tách từ
Dù sử dụng phương pháp nào để nghiền bột silicon carbide thành bột mịn, người ta thường dùng phương pháp tách từ ướt và tách từ cơ học. Điều này là do trong quá trình tách từ ướt không có bụi, các vật liệu từ tính được tách hoàn toàn, sản phẩm sau khi tách từ chứa ít sắt hơn, và lượng bột silicon carbide bị các vật liệu từ tính cuốn theo cũng ít hơn.
(4) Tách nước
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp tách bằng nước là sử dụng tốc độ lắng khác nhau của các hạt silicon carbide có đường kính khác nhau trong nước để phân loại kích thước hạt.
(5) Sàng lọc siêu âm
Với sự phát triển của công nghệ siêu âm, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sàng lọc siêu âm đối với các loại bột siêu nhỏ, về cơ bản có thể giải quyết các vấn đề sàng lọc như khả năng hút mạnh, dễ vón cục, tĩnh điện cao, độ mịn cao, mật độ cao và trọng lượng riêng thấp.
(6)Kiểm tra chất lượng
Kiểm tra chất lượng bột siêu mịn bao gồm thành phần hóa học, thành phần kích thước hạt và các yếu tố khác. Để biết phương pháp kiểm tra và tiêu chuẩn chất lượng, vui lòng tham khảo “Điều kiện kỹ thuật silicon carbide”.
(7) Sản xuất bụi mài
Sau khi bột siêu mịn được gom lại và sàng lọc, đầu thu nguyên liệu có thể được sử dụng để chuẩn bị bột nghiền. Việc sản xuất bột nghiền có thể giảm thiểu chất thải và kéo dài chuỗi sản phẩm.
Thời gian đăng bài: 13 tháng 5 năm 2024