كيف يتم تصنيع مسحوق SiC الصغير؟

بلورة SiC الأحادية هي مادة شبه موصلة مركبة من المجموعة الرابعة والرابعة، تتكون من عنصرين، Si وC، بنسبة متكافئة 1:1. صلابتها لا تضاهيها صلابة الماس.

تعتمد طريقة اختزال الكربون لأكسيد السيليكون لتحضير SiC بشكل أساسي على صيغة التفاعل الكيميائي التالية:

تعتبر عملية تفاعل اختزال الكربون لأكسيد السيليكون معقدة نسبيًا، حيث تؤثر درجة حرارة التفاعل بشكل مباشر على المنتج النهائي.

في عملية تحضير كربيد السيليكون، تُوضع المواد الخام أولًا في فرن المقاومة. يتكون هذا الفرن من جدارين طرفيين، مع قطب جرافيت في المنتصف، ويربط قلب الفرن القطبين. توضع المواد الخام المشاركة في التفاعل على محيط قلب الفرن أولًا، ثم توضع المواد المستخدمة لحفظ الحرارة على المحيط. عند بدء الصهر، يُفعّل فرن المقاومة وترتفع درجة الحرارة إلى 2600-2700 درجة مئوية. تنتقل الطاقة الحرارية الكهربائية إلى الشحنة عبر سطح قلب الفرن، مما يؤدي إلى تسخينها تدريجيًا. عندما تتجاوز درجة حرارة الشحنة 1450 درجة مئوية، يحدث تفاعل كيميائي لتوليد كربيد السيليكون وغاز أول أكسيد الكربون. مع استمرار عملية الصهر، تتمدد مساحة درجة الحرارة العالية في الشحنة تدريجيًا، وتزداد كمية كربيد السيليكون المتولدة. يتم تشكيل 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 نتيجةً لارتفاع درجة الحرارة التي تتجاوز ٢٦٠٠ درجة مئوية. ويتحد عنصر السيليكون الناتج عن التحلل مع عنصر الكربون في الشحنة لتكوين كربيد سيليكون جديد.

بعد اكتمال التفاعل الكيميائي لكربيد السيليكون (SiC) وتبريد الفرن، تبدأ الخطوة التالية. أولًا، تُفكك جدران الفرن، ثم تُختار المواد الخام وتُصنف طبقةً تلو الأخرى. تُسحق المواد الخام المختارة للحصول على المادة الحبيبية المطلوبة. بعد ذلك، تُزال الشوائب من المواد الخام بغسلها بالماء أو تنظيفها بمحاليل حمضية وقلوية، بالإضافة إلى الفصل المغناطيسي وطرق أخرى. بعد ذلك، تُجفف المواد الخام المُنظفة وتُغربل مرة أخرى، للحصول على مسحوق كربيد السيليكون النقي. عند الحاجة، تُجرى عمليات معالجة إضافية لهذه المساحيق وفقًا للاستخدام الفعلي، مثل التشكيل أو الطحن الناعم، لإنتاج مسحوق كربيد السيليكون الناعم.

الخطوات المحددة هي كما يلي:

(1) المواد الخام

يُنتَج مسحوق كربيد السيليكون الأخضر الدقيق بسحق كربيد السيليكون الأخضر الخشن. يجب أن يكون التركيب الكيميائي لكربيد السيليكون أكبر من 99%، وأن تكون نسبة الكربون الحر وأكسيد الحديد أقل من 0.2%.

(2)مكسور

لسحق رمل كربيد السيليكون إلى مسحوق ناعم، يتم استخدام طريقتين حاليًا في الصين، الأولى هي سحق مطحنة الكرات الرطبة المتقطعة، والأخرى هي السحق باستخدام مطحنة مسحوق تدفق الهواء.

(3)الفصل المغناطيسي

بغض النظر عن الطريقة المُستخدمة لسحق مسحوق كربيد السيليكون إلى مسحوق ناعم، عادةً ما يُستخدم الفصل المغناطيسي الرطب والفصل المغناطيسي الميكانيكي. وذلك لأن الفصل المغناطيسي الرطب لا ينتج عنه غبار، مما يُؤدي إلى فصل المواد المغناطيسية تمامًا، وبالتالي يحتوي المنتج بعد الفصل المغناطيسي على كمية أقل من الحديد، كما أن مسحوق كربيد السيليكون الذي تزيله المواد المغناطيسية يكون أقل.

(4) فصل المياه

المبدأ الأساسي لطريقة فصل الماء هو استخدام سرعات الترسيب المختلفة لجزيئات كربيد السيليكون ذات الأقطار المختلفة في الماء لإجراء فرز حسب حجم الجسيمات.

(5) الفحص بالموجات فوق الصوتية

مع تطور تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية، تم استخدامها على نطاق واسع في الفحص بالموجات فوق الصوتية لتكنولوجيا المساحيق الدقيقة، والتي يمكنها حل مشاكل الفحص بشكل أساسي مثل الامتصاص القوي، والتكتل السهل، والكهرباء الساكنة العالية، والدقة العالية، والكثافة العالية، والجاذبية النوعية للضوء.

(6)فحص الجودة

يشمل فحص جودة مسحوق الميكروبودر التركيب الكيميائي، وحجم الجسيمات، وعناصر أخرى. للاطلاع على طرق الفحص ومعايير الجودة، يُرجى مراجعة "الشروط الفنية لكربيد السيليكون".