Ο μονοκρύσταλλος SiC είναι ένα σύνθετο ημιαγωγικό υλικό της Ομάδας IV-IV που αποτελείται από δύο στοιχεία, το Si και το C, σε στοιχειομετρική αναλογία 1:1. Η σκληρότητά του είναι δεύτερη μετά το διαμάντι.
Η μέθοδος αναγωγής άνθρακα του οξειδίου του πυριτίου για την παρασκευή SiC βασίζεται κυρίως στον ακόλουθο τύπο χημικής αντίδρασης:
Η διαδικασία αντίδρασης της αναγωγής του άνθρακα του οξειδίου του πυριτίου είναι σχετικά πολύπλοκη, στην οποία η θερμοκρασία της αντίδρασης επηρεάζει άμεσα το τελικό προϊόν.
Στη διαδικασία παρασκευής του καρβιδίου του πυριτίου, οι πρώτες ύλες τοποθετούνται πρώτα σε 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 αρχίζει 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 υπερβαίνει τους 1450 βαθμούς Κελσίου, συμβαίνει μια χημική αντίδραση για τη δημιουργία καρβιδίου του πυριτίου και αερίου μονοξειδίου του άνθρακα. Καθώς η διαδικασία τήξης συνεχίζεται, η περιοχή υψηλής θερμοκρασίας στο φορτίο θα επεκταθεί 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 μεγαλώνουν και τελικά συγκεντρώνονται σε κυλινδρικούς κρυστάλλους.
Μέρος του εσωτερικού τοιχώματος του κρυστάλλου αρχίζει να αποσυντίθεται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που ξεπερνά τους 2.600 βαθμούς Κελσίου. Το στοιχείο πυριτίου που παράγεται με 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 έχει κρυώσει, μπορεί να ξεκινήσει το επόμενο βήμα. Αρχικά, τα τοιχώματα του κλιβάνου αποσυναρμολογούνται και στη συνέχεια επιλέγονται οι πρώτες ύλες στον κλίβανο και ταξινομούνται στρώμα προς στρώμα. Οι επιλεγμένες πρώτες ύλες θρυμματίζονται για να πάρουμε 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 με μαγνητικό διαχωρισμό και άλλες μεθόδους. Οι καθαρισμένες πρώτες ύλες πρέπει να στεγνώσουν και μετά να κοσκινιστούν ξανά, και τελικά 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 λείανση, για την παραγωγή λεπτότερης σκόνης καρβιδίου του πυριτίου.
Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
(1) Πρώτες ύλες
Πράσινη μικροσκόνη καρβιδίου του πυριτίου παράγεται με σύνθλιψη χονδρότερου 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 μικρότερη από 0,2%.
(2) Σπασμένο
Για τη σύνθλιψη της άμμου καρβιδίου του πυριτίου σε λεπτή σκόνη, δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στην Κίνα, η μία είναι η διαλείπουσα σύνθλιψη υγρού μύλου με σφαίρα και η άλλη σύνθλιψη χρησιμοποιώντας έναν μύλο πούδρας ροής αέρα.
(3)Μαγνητικός διαχωρισμός
Ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τη σύνθλιψη της σκόνης καρβιδίου του πυριτίου σε λεπτή σκόνη, συνήθως χρησιμοποιούνται υγρός μαγνητικός διαχωρισμός και μηχανικός μαγνητικός διαχωρισμός. Αυτό οφείλεται στο ότι 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 αφαιρείται από τα μαγνητικά υλικά είναι επίσης λιγότερη.
(4) Διαχωρισμός νερού
Η βασική αρχή της μεθόδου διαχωρισμού νερού είναι η χρήση των διαφορετικών ταχυτήτων καθίζησης σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου διαφορετικών διαμέτρων στο νερό για την εκτέλεση ταξινόμησης μεγέθους σωματιδίων.
(5) Έλεγχος υπερήχων
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας υπερήχων, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ευρέως στον έλεγχο υπερήχων της τεχνολογίας μικροσκόνης, η οποία μπορεί βασικά να λύσει προβλήματα διαλογής όπως ισχυρή προσρόφηση, εύκολη συσσωμάτωση, υψηλό στατικό ηλεκτρισμό, υψηλή λεπτότητα, υψηλή πυκνότητα και ειδικό βάρος φωτός .
(6) Ποιοτικός έλεγχος
Η επιθεώρηση ποιότητας μικροσκόνης περιλαμβάνει τη χημική σύνθεση, τη σύνθεση μεγέθους σωματιδίων και άλλα στοιχεία. Για μεθόδους επιθεώρησης και πρότυπα ποιότητας, ανατρέξτε στις «Τεχνικές συνθήκες καρβιδίου του πυριτίου».
(7) Παραγωγή σκόνης λείανσης
Αφού η μικροσκόνη ομαδοποιηθεί και κοσκινιστεί, η κεφαλή του υλικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή σκόνης λείανσης. Η παραγωγή σκόνης λείανσης μπορεί να μειώσει τα απόβλητα και να επεκτείνει την αλυσίδα του προϊόντος.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Μαΐου 2024