Ο μονοκρύσταλλος SiC είναι ένα σύνθετο ημιαγωγικό υλικό ομάδας IV-IV που αποτελείται από δύο στοιχεία, Si και C, σε στοιχειομετρική αναλογία 1:1. Η σκληρότητά του είναι δεύτερη μόνο μετά το διαμάντι.
Η μέθοδος αναγωγής άνθρακα του οξειδίου του πυριτίου για την παρασκευή SiC βασίζεται κυρίως στον ακόλουθο χημικό τύπο αντίδρασης:
Η διαδικασία αντίδρασης αναγωγής άνθρακα του οξειδίου του πυριτίου είναι σχετικά πολύπλοκη, στην οποία η θερμοκρασία αντίδρασης επηρεάζει άμεσα το τελικό προϊόν.
Κατά τη διαδικασία παρασκευής του καρβιδίου του πυριτίου, οι πρώτες ύλες τοποθετούνται πρώτα σε έναν κλίβανο αντίστασης. Ο κλίβανος αντίστασης αποτελείται από ακραία τοιχώματα και στα δύο άκρα, με ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη στο κέντρο, και ο πυρήνας του κλιβάνου συνδέει τα δύο ηλεκτρόδια. Στην περιφέρεια του πυρήνα του κλιβάνου, τοποθετούνται πρώτα οι πρώτες ύλες που συμμετέχουν στην αντίδραση και στη συνέχεια τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της θερμότητας τοποθετούνται στην περιφέρεια. Όταν ξεκινά η τήξη, ο κλίβανος αντίστασης ενεργοποιείται και η θερμοκρασία αυξάνεται στους 2.600 έως 2.700 βαθμούς Κελσίου. Η ηλεκτρική θερμική ενέργεια μεταφέρεται στο φορτίο μέσω της επιφάνειας του πυρήνα του κλιβάνου, προκαλώντας τη σταδιακή θέρμανση του. Όταν η θερμοκρασία του φορτίου υπερβεί τους 1450 βαθμούς Κελσίου, λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση για την παραγωγή καρβιδίου του πυριτίου και αερίου μονοξειδίου του άνθρακα. Καθώς η διαδικασία τήξης συνεχίζεται, η περιοχή υψηλής θερμοκρασίας στο φορτίο θα διασταλεί σταδιακά και η ποσότητα του καρβιδίου του πυριτίου που παράγεται θα αυξηθεί επίσης. Το καρβίδιο του πυριτίου σχηματίζεται συνεχώς στον κλίβανο και, μέσω της εξάτμισης και της κίνησης, οι κρύσταλλοι σταδιακά αναπτύσσονται και τελικά συσσωρεύονται σε κυλινδρικούς κρυστάλλους.
Μέρος του εσωτερικού τοιχώματος του κρυστάλλου αρχίζει να αποσυντίθεται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που υπερβαίνει τους 2.600 βαθμούς Κελσίου. Το στοιχείο πυριτίου που παράγεται από την αποσύνθεση θα ανασυνδυαστεί με το στοιχείο άνθρακα στο φορτίο για να σχηματίσει νέο καρβίδιο του πυριτίου.
Όταν ολοκληρωθεί η χημική αντίδραση του καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και ο κλίβανος κρυώσει, μπορεί να ξεκινήσει το επόμενο βήμα. Αρχικά, τα τοιχώματα του κλιβάνου αποσυναρμολογούνται και στη συνέχεια οι πρώτες ύλες στον κλίβανο επιλέγονται και ταξινομούνται στρώση προς στρώση. Οι επιλεγμένες πρώτες ύλες θρυμματίζονται για να ληφθεί το κοκκώδες υλικό που θέλουμε. Στη συνέχεια, οι ακαθαρσίες στις πρώτες ύλες απομακρύνονται μέσω πλύσης με νερό ή καθαρισμού με όξινα και αλκαλικά διαλύματα, καθώς και μαγνητικού διαχωρισμού και άλλων μεθόδων. Οι καθαρισμένες πρώτες ύλες πρέπει να ξηρανθούν και στη συνέχεια να κοσκινιστούν ξανά και τέλος μπορεί να ληφθεί καθαρή σκόνη καρβιδίου του πυριτίου. Εάν είναι απαραίτητο, αυτές οι σκόνες μπορούν να υποβληθούν σε περαιτέρω επεξεργασία ανάλογα με την πραγματική χρήση, όπως διαμόρφωση ή λεπτή άλεση, για την παραγωγή λεπτότερης σκόνης καρβιδίου του πυριτίου.
Τα συγκεκριμένα βήματα έχουν ως εξής:
(1) Πρώτες ύλες
Η μικροσκόνη πράσινου καρβιδίου του πυριτίου παράγεται με σύνθλιψη χονδρόκοκκου πράσινου καρβιδίου του πυριτίου. Η χημική σύνθεση του καρβιδίου του πυριτίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 99% και ο ελεύθερος άνθρακας και το οξείδιο του σιδήρου πρέπει να είναι μικρότερα από 0,2%.
(2) Σπασμένο
Για τη σύνθλιψη άμμου καρβιδίου του πυριτίου σε λεπτή σκόνη, χρησιμοποιούνται σήμερα δύο μέθοδοι στην Κίνα, η μία είναι η διαλείπουσα σύνθλιψη με υγρό μύλο σφαιρών και η άλλη η σύνθλιψη με χρήση μύλου σκόνης με ροή αέρα.
(3) Μαγνητικός διαχωρισμός
Ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τη σύνθλιψη σκόνης καρβιδίου του πυριτίου σε λεπτή σκόνη, συνήθως χρησιμοποιούνται ο υγρός μαγνητικός διαχωρισμός και ο μηχανικός μαγνητικός διαχωρισμός. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει σκόνη κατά τον υγρό μαγνητικό διαχωρισμό, τα μαγνητικά υλικά διαχωρίζονται πλήρως, το προϊόν μετά τον μαγνητικό διαχωρισμό περιέχει λιγότερο σίδηρο και η σκόνη καρβιδίου του πυριτίου που απομακρύνεται από τα μαγνητικά υλικά είναι επίσης λιγότερη.
(4) Διαχωρισμός νερού
Η βασική αρχή της μεθόδου διαχωρισμού νερού είναι η χρήση διαφορετικών ταχυτήτων καθίζησης σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου διαφορετικών διαμέτρων στο νερό για την εκτέλεση διαλογής μεγέθους σωματιδίων.
(5) Υπερηχητικός έλεγχος
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας υπερήχων, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ευρέως στην υπερηχητική διαλογή της τεχνολογίας μικρο-σκόνης, η οποία μπορεί ουσιαστικά να λύσει προβλήματα διαλογής όπως η ισχυρή προσρόφηση, η εύκολη συσσωμάτωση, ο υψηλός στατικός ηλεκτρισμός, η υψηλή λεπτότητα, η υψηλή πυκνότητα και το ειδικό βάρος του φωτός.
(6) Επιθεώρηση ποιότητας
Ο έλεγχος ποιότητας μικροσκόνης περιλαμβάνει τη χημική σύνθεση, τη σύνθεση μεγέθους σωματιδίων και άλλα στοιχεία. Για τις μεθόδους ελέγχου και τα πρότυπα ποιότητας, ανατρέξτε στις «Τεχνικές Προϋποθέσεις Καρβιδίου του Πυριτίου».
(7) Παραγωγή σκόνης λείανσης
Αφού ομαδοποιηθεί και κοσκινιστεί η μικροσκόνη, η κεφαλή του υλικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή σκόνης άλεσης. Η παραγωγή σκόνης άλεσης μπορεί να μειώσει τα απόβλητα και να επεκτείνει την αλυσίδα παραγωγής.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Μαΐου 2024