Le carbure de silicium fritté par réaction est une céramique de haute technologie de nouvelle génération, caractérisée par une résistance et une dureté élevées, ainsi qu'une excellente résistance à l'usure et à la corrosion. Elle est largement utilisée dans la métallurgie, la pétrochimie, l'électronique, l'aérospatiale et d'autres secteurs. Ce matériau est composé de carbure de silicium abrasif, de noir de carbone, de graphite et de divers additifs. Sa porosité est obtenue par pressage à sec, extrusion ou coulée. Découvrons ensemble le procédé de fabrication du carbure de silicium fritté par réaction.
Frittage réactif du carbure de silicium. L'invention est un procédé technique relativement abouti, fruit de milliers d'essais menés pendant de nombreuses années par l'inventeur pour optimiser la formule des matières premières et le processus de production, notamment le procédé de frittage continu unique.
Selon la revendication 1 de l'invention, la fraction massique de poudre de carbure de silicium est de 5 à 8 parties, celle de noir de carbone de 0,5 à 1,5 partie, celle de graphite de 1 à 1,5 partie et celle de liant de 0,1 à 0,5 partie. La granulométrie du carbure de silicium est la suivante : s90-30 (3-5 parties) et s30-0,8 (2-3 parties). La méthylcellulose et la poudre de PVA de gazelle sont dissoutes dans une quantité d'eau appropriée (0,1 à 0,5 partie respectivement), et une solution transparente est obtenue après chauffage.
1. Mélanger toutes sortes de poudres, d'adhésifs et de solutions préparés selon la formule et bien remuer.
2. Nettoyer le moule de coulée sous vide jusqu'à une pression de 0,1 MPa, puis injecter la barbotine sous pression. Après un certain temps, démouler la pièce. Laisser sécher à une température de 30 à 70 °C pendant 18 à 20 heures.
3. Découper la billette selon les exigences du dessin.
4. Introduire le lingot de frittage réactif dans le four, ajouter 1 à 3 parts de silicium métallique (en poids), puis procéder au frittage sous vide. Le processus se déroule en plusieurs étapes : maintien à basse température (0-700 °C) pendant 3 à 5 heures ; maintien à température moyenne (700-1400 °C) pendant 4 à 6 heures ; maintien à haute température (1400-2200 °C) pendant 5 à 7 heures. Arrêter le four lorsque la température descend en dessous de 150 °C.
5, traitement de sablage, meulage de la surface du produit, scories de silicium, avec sablage et meulage.
6. Introduire les produits traités par oxydation dans le four d'oxydation pendant 24 heures à 1350 °C, puis laisser refroidir naturellement. Retirer, contrôler et stocker.
Les matières premières et leurs proportions, utilisées dans le procédé de l'invention, sont optimales et rationnelles, ce qui confère à l'ébauche une porosité suffisante et une densité accrue. Un taux de chauffage, une température et un temps de maintien optimaux lors du frittage garantissent une résistance à la flexion élevée du produit. Les performances et la qualité de ce procédé atteignent un niveau international de pointe. Ses principaux indicateurs sont les suivants :
Mise en œuvre spécifique du frittage par réaction du carbure de silicium
Exemple 1 : Procédé de fabrication de faisceaux de carbure de silicium frittés par réaction :
1. Prélever 0,3 partie de la matière première (adhésif), ajouter une certaine quantité d'eau et mélanger uniformément. Incorporer 6,8 parties de poudre de carbure de silicium (3,8 parties de granulométrie 90-30 µm et 3 parties de granulométrie 30-0,8 µm), 1 partie de noir de carbone et ajouter du noir de carbone.
2. Lors du coulage, nettoyer le moule, l'aligner et le fixer. Extraire la barbotine du réservoir sous pression, remplir ce dernier d'azote à 0,1 MPa, puis procéder au coulage sous pression et injecter la barbotine dans le moule. Après 1 heure, démouler. Après 6 heures, retirer le moule, extraire la pièce brute et la placer en chambre de séchage (30 à 70 heures pour le démoulage et 18 à 20 heures pour le séchage). 3. Lors de la réparation de la pièce brute, vérifier sa conformité aux spécifications. Si elle est conforme, la réparer conformément au plan. Après inspection, l'envoyer en chambre de séchage à haute température.
4. Lorsque l'humidité de la billette frittée par réaction atteint 1 %, retirez-la, nettoyez-la à l'air comprimé et pesez-la. Ajoutez 2,9 parties de silicium métallique. Injectez de l'azote dans l'enceinte de frittage sous vide. Le frittage se déroule à basse température (700 °C) pendant 4 heures, à température moyenne (1400 °C) pendant 5 heures et à haute température (2200 °C) pendant 6 heures. Lorsque la température descend à 150 °C après 12 heures, arrêtez le processus dans le four et ouvrez-le.
5. Une fois le produit traité par sablage sorti, la norme de silicone Chartered sur sa surface est meulée et broyée par sablage.
6. Le traitement d'oxydation a pour but d'éliminer les oxydes formés lors du frittage. Le produit est chauffé à 1350 °C pendant 24 heures dans un four d'oxydation, puis refroidi naturellement. Après élimination des oxydes, il est stocké et contrôlé.
Les matières premières et leurs proportions, utilisées dans le procédé de l'invention, sont optimales et étudiées, ce qui confère à l'ébauche une porosité suffisante et une densité accrue. Un contrôle précis de la vitesse de chauffage, de la température et du temps de maintien lors du frittage garantit une résistance à la flexion élevée du produit. Les performances et la qualité des produits obtenus par ce procédé atteignent un niveau international de pointe.
La méthode de production du carbure de silicium par frittage réactif est décrite ci-dessus. Pour plus d'informations, n'hésitez pas à nous contacter !
Date de publication : 13 juin 2023