بلورة SiC المفردة عبارة عن مادة شبه موصلة مركبة من المجموعة IV-IV تتكون من عنصرين، Si وC، بنسبة متكافئة تبلغ 1:1. صلابته تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس.
تعتمد طريقة اختزال الكربون بأكسيد السيليكون لتحضير SiC بشكل أساسي على صيغة التفاعل الكيميائي التالية:
إن عملية تفاعل اختزال الكربون لأكسيد السيليكون معقدة نسبيًا، حيث تؤثر درجة حرارة التفاعل بشكل مباشر على المنتج النهائي.
في عملية تحضير كربيد السيليكون، يتم وضع المواد الخام أولاً في فرن المقاومة. يتكون فرن المقاومة من جدران نهائية عند كلا الطرفين، مع قطب كهربائي من الجرافيت في المركز، ويربط قلب الفرن القطبين الكهربائيين. على محيط قلب الفرن، يتم وضع المواد الخام المشاركة في التفاعل أولاً، ثم يتم وضع المواد المستخدمة للحفاظ على الحرارة على المحيط. عندما يبدأ الصهر، يتم تنشيط فرن المقاومة وترتفع درجة الحرارة إلى 2600 إلى 2700 درجة مئوية. يتم نقل الطاقة الحرارية الكهربائية إلى الشحنة من خلال سطح قلب الفرن، مما يؤدي إلى تسخينها تدريجياً. وعندما تزيد درجة حرارة الشحنة عن 1450 درجة مئوية، يحدث تفاعل كيميائي لتوليد كربيد السيليكون وغاز أول أكسيد الكربون. مع استمرار عملية الصهر، ستتوسع المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة في الشحنة تدريجيًا، وستزداد أيضًا كمية كربيد السيليكون المتولدة. يتشكل كربيد السيليكون بشكل مستمر في الفرن، ومن خلال التبخر والحركة، تنمو البلورات تدريجيًا وتتجمع في النهاية في بلورات أسطوانية.
يبدأ جزء من الجدار الداخلي للبلورة بالتحلل بسبب ارتفاع درجة الحرارة التي تزيد عن 2600 درجة مئوية. سوف يتحد عنصر السيليكون الناتج عن التحلل مع عنصر الكربون الموجود في الشحنة لتكوين كربيد السيليكون الجديد.
عندما يكتمل التفاعل الكيميائي لكربيد السيليكون (SiC) ويبرد الفرن، يمكن أن تبدأ الخطوة التالية. أولاً، يتم تفكيك جدران الفرن، ومن ثم يتم اختيار المواد الخام الموجودة في الفرن وتصنيفها طبقة بعد طبقة. يتم سحق المواد الخام المختارة للحصول على المادة الحبيبية التي نريدها. بعد ذلك، تتم إزالة الشوائب الموجودة في المواد الخام عن طريق الغسيل المائي أو التنظيف بالمحاليل الحمضية والقلوية، وكذلك الفصل المغناطيسي وغيرها من الطرق. تحتاج المواد الخام المنظفة إلى التجفيف ومن ثم غربلتها مرة أخرى، وأخيرًا يمكن الحصول على مسحوق كربيد السيليكون النقي. إذا لزم الأمر، يمكن معالجة هذه المساحيق بشكل أكبر وفقًا للاستخدام الفعلي، مثل التشكيل أو الطحن الدقيق، لإنتاج مسحوق كربيد السيليكون الناعم.
الخطوات المحددة هي كما يلي:
(1) المواد الخام
يتم إنتاج مسحوق كربيد السيليكون الأخضر الصغير عن طريق سحق كربيد السيليكون الأخضر الخشن. يجب أن يكون التركيب الكيميائي لكربيد السيليكون أكبر من 99%، ويجب أن يكون الكربون الحر وأكسيد الحديد أقل من 0.2%.
(٢) مكسور
لسحق رمل كربيد السيليكون إلى مسحوق ناعم، يتم استخدام طريقتين حاليًا في الصين، إحداهما هي مطحنة الكرة الرطبة المتقطعة، والأخرى هي التكسير باستخدام مطحنة مسحوق تدفق الهواء.
(3) الفصل المغناطيسي
بغض النظر عن الطريقة المستخدمة لسحق مسحوق كربيد السيليكون إلى مسحوق ناعم، عادةً ما يتم استخدام الفصل المغناطيسي الرطب والفصل المغناطيسي الميكانيكي. وذلك لأنه لا يوجد غبار أثناء الفصل المغناطيسي الرطب، ويتم فصل المواد المغناطيسية تمامًا، ويحتوي المنتج بعد الفصل المغناطيسي على كمية أقل من الحديد، كما أن مسحوق كربيد السيليكون المأخوذ بواسطة المواد المغناطيسية أقل أيضًا.
(4) فصل الماء
المبدأ الأساسي لطريقة فصل الماء هو استخدام سرعات الترسيب المختلفة لجزيئات كربيد السيليكون ذات الأقطار المختلفة في الماء لإجراء فرز حجم الجسيمات.
(5) الفحص بالموجات فوق الصوتية
مع تطور تقنية الموجات فوق الصوتية، تم استخدامها أيضًا على نطاق واسع في الفحص بالموجات فوق الصوتية لتقنية المسحوق الصغير، والتي يمكنها حل مشكلات الفحص بشكل أساسي مثل الامتزاز القوي، والتكتل السهل، والكهرباء الساكنة العالية، والنقاء العالي، والكثافة العالية، والجاذبية النوعية للضوء. .
(6) فحص الجودة
يشمل فحص جودة المسحوق الدقيق التركيب الكيميائي وتركيب حجم الجسيمات وعناصر أخرى. للتعرف على طرق الفحص ومعايير الجودة، يرجى الرجوع إلى "الشروط الفنية لكربيد السيليكون".
(7) طحن إنتاج الغبار
بعد تجميع المسحوق الصغير وغربلته، يمكن استخدام رأس المادة لتحضير مسحوق الطحن. يمكن أن يؤدي إنتاج مسحوق الطحن إلى تقليل النفايات وتوسيع سلسلة الإنتاج.
وقت النشر: 13 مايو 2024