סינטור ריאקטיבי של סיליקון קרביד היא שיטה חשובה לייצור חומרים קרמיים בעלי ביצועים גבוהים. שיטה זו משתמשת בטיפול בחום של מקורות פחמן וסיליקון בטמפרטורות גבוהות כדי לגרום להם להגיב וליצור קרמיקה של סיליקון קרביד.
1. הכנת חומרי גלם. חומרי הגלם של סיליקון קרביד מסונטר בתגובה כוללים מקור פחמן ומקור סיליקון. מקור הפחמן הוא בדרך כלל פחמן שחור או פולימר המכיל פחמן, בעוד שמקור הסיליקון הוא סיליקה אבקתית. יש לכתוש, לסנן ולערבב חומרי גלם אלה כדי להבטיח גודל חלקיקים אחיד, תוך שליטה על ההרכב הכימי שלהם על מנת לקבל קרמיקה מסיליקון קרביד באיכות גבוהה במהלך טיפול בחום.
2. עיצוב. יש להכניס את חומרי הגלם המעורבבים לתבנית היציקה לצורך עיצוב. ישנן שיטות רבות של עיצוב, הנפוצות הן עיצוב בלחץ ויציקה בהזרקה. עיצוב בלחץ הוא דחיסה של אבקת חומר גלם תחת לחץ לעיצוב, בעוד שעיצוב בהזרקה הוא חומר גלם שמעורבב עם דבק, והוא מרוסס לתוך התבנית באמצעות מזרק לעיצוב. לאחר העיצוב, יש צורך לבצע טיפול פירוק יציקה כדי להסיר את הבילטים הקרמיים מהתבנית.
3. טיפול בחום. הגוף הקרמי שנוצר מוכנס לתנור טיפול בחום לצורך סינטור. תהליך הסינטור מחולק לשני שלבים: שלב הפחמן ושלב הסינטור. בשלב הפחמן, הגוף הקרמי מחומם לטמפרטורה גבוהה (בדרך כלל מעל 1600 מעלות צלזיוס) תחת אטמוספרה אינרטית, ומקור הפחמן מגיב עם מקור הסיליקון ליצירת סיליקון קרביד. בשלב הסינטור, הטמפרטורה עולה לטמפרטורה גבוהה יותר (בדרך כלל מעל 1900 מעלות צלזיוס), מה שגורם להתגבשות מחדש וצפיפות בין חלקיקי הסיליקון קרביד. בדרך זו, צפיפות גוף הסיליקון קרביד משתפרת עוד יותר, תוך שיפור משמעותי בקשיחות ובעמידות בפני שחיקה.
4. גימור. יש צורך לגמור את גוף הקרמיקה המסונטר כדי לקבל את הצורה והגודל הרצויים. שיטות הגימור כוללות השחזה, חיתוך, קידוח וכו'. בשל הקשיות הגבוהה במיוחד של חומר סיליקון קרביד, קשה לגמור אותו, ודורש שימוש בכלי השחזה וציוד עיבוד מדויקים.
לסיכום, תהליך הייצור של סיליקון קרביד מסונטר בתגובה כולל את הכנת חומרי הגלם, היציקה, טיפול בחום וגימור. ביניהם, השלב המרכזי הוא תהליך טיפול החום, שבקרתו חיונית להשגת חומרי סיליקון קרביד באיכות גבוהה. יש צורך לשלוט בטמפרטורה, באווירה, בזמן ההמתנה ובגורמים אחרים של טיפול החום על מנת להבטיח שהתגובה מספקת, ההתגבשות מלאה וצפיפות גבוהה.
היתרון של תהליך הייצור של סיליקון קרביד מסונטר בתגובה הוא שניתן להכין חומרים קרמיים בעלי קשיות גבוהה, חוזק גבוה, עמידות גבוהה בפני שחיקה ויציבות בטמפרטורה גבוהה. לחומר זה יש לא רק תכונות מכניות מצוינות, אלא גם עמידות מצוינת בפני קורוזיה ותכונות בטמפרטורה גבוהה. ניתן להשתמש בחומרי סיליקון קרביד לייצור חלקים הנדסיים שונים, אטמים מכניים, התקני טיפול בחום, קרמיקה לתנורים וכן הלאה. במקביל, ניתן להשתמש בחומרי סיליקון קרביד גם בתחומי המוליכים למחצה, אנרגיה סולארית, חומרים מגנטיים ותחומים אחרים.
בקיצור, סינטור ריאקטיבי של סיליקון קרביד הוא שיטה חשובה להכנת חומרים קרמיים בעלי ביצועים גבוהים. תהליך הייצור דורש בקרה עדינה של כל חוליה כדי להשיג חומרי סיליקון קרביד באיכות גבוהה. לחומרי סיליקון קרביד שעברו סינטור ריאקטיבי יש תכונות מכניות מצוינות, עמידות בפני קורוזיה ותכונות בטמפרטורה גבוהה, ויש להם אפשרויות יישום רחבות בתחומים תעשייתיים ומדעיים שונים.
זמן פרסום: 21 ביולי 2023