Monokryształ SiC to złożony materiał półprzewodnikowy grupy IV-IV składający się z dwóch pierwiastków, Si i C, w stosunku stechiometrycznym 1:1.Jego twardość ustępuje jedynie diamentowi.
Metoda redukcji węgla w tlenku krzemu w celu przygotowania SiC opiera się głównie na następującym wzorze reakcji chemicznej:
Proces reakcji redukcji tlenku krzemu węglem jest stosunkowo złożony, a temperatura reakcji ma bezpośredni wpływ na produkt końcowy.
W procesie przygotowania węglika krzemu surowce umieszcza się najpierw w piecu oporowym.Piec oporowy składa się ze ścianek końcowych na obu końcach, z elektrodą grafitową pośrodku, a rdzeń pieca łączy obie elektrody.Na obrzeżu rdzenia pieca w pierwszej kolejności umieszczane są surowce biorące udział w reakcji, a następnie na obrzeżu umieszczane są materiały służące do utrwalania cieplnego.Po rozpoczęciu wytapiania włączany jest piec oporowy, a temperatura wzrasta do 2600–2700 stopni Celsjusza.Elektryczna energia cieplna przekazywana jest do wsadu poprzez powierzchnię rdzenia pieca, powodując jego stopniowe nagrzewanie.Kiedy temperatura ładunku przekracza 1450 stopni Celsjusza, zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje węglik krzemu i gazowy tlenek węgla.W miarę kontynuacji procesu wytapiania obszar wsadu o wysokiej temperaturze będzie się stopniowo rozszerzał, a ilość generowanego węglika krzemu również będzie wzrastać.Węglik krzemu tworzy się w piecu w sposób ciągły, a poprzez parowanie i ruch kryształy stopniowo rosną i ostatecznie łączą się w cylindryczne kryształy.
Część wewnętrznej ściany kryształu zaczyna się rozkładać pod wpływem wysokiej temperatury przekraczającej 2600 stopni Celsjusza.Pierwiastek krzemowy powstały w wyniku rozkładu połączy się ponownie z pierwiastkiem węglowym we wsadzie, tworząc nowy węglik krzemu.
Po zakończeniu reakcji chemicznej węglika krzemu (SiC) i ostygnięciu pieca można rozpocząć kolejny etap.Najpierw demontowane są ściany pieca, a następnie selekcjonowane są surowce w piecu i sortowane warstwa po warstwie.Wybrane surowce są rozdrabniane w celu uzyskania pożądanego przez nas materiału ziarnistego.Następnie usuwa się zanieczyszczenia z surowców poprzez mycie wodą lub czyszczenie roztworami kwasów i zasad, a także separację magnetyczną i innymi metodami.Oczyszczone surowce należy wysuszyć, a następnie ponownie przesiać, w wyniku czego można otrzymać czysty proszek węglika krzemu.Jeśli to konieczne, proszki te można dalej przetwarzać zgodnie z rzeczywistym zastosowaniem, np. kształtując lub drobno mieląc, w celu wytworzenia drobniejszego proszku węglika krzemu.
Konkretne kroki są następujące:
(1) Surowce
Mikroproszek z zielonego węglika krzemu wytwarza się przez kruszenie grubszego zielonego węglika krzemu.Skład chemiczny węglika krzemu powinien być większy niż 99%, a wolny węgiel i tlenek żelaza powinien być mniejszy niż 0,2%.
(2) Złamany
Aby kruszyć piasek węglika krzemu na drobny proszek, obecnie w Chinach stosuje się dwie metody, jedna to przerywane kruszenie w młynie kulowym na mokro, a druga to kruszenie przy użyciu młyna proszkowego z przepływem powietrza.
(3) Separacja magnetyczna
Bez względu na to, jaką metodę stosuje się do kruszenia proszku węglika krzemu na drobny proszek, zwykle stosuje się separację magnetyczną na mokro i mechaniczną separację magnetyczną.Dzieje się tak dlatego, że podczas mokrej separacji magnetycznej nie ma pyłu, materiały magnetyczne są całkowicie oddzielone, produkt po separacji magnetycznej zawiera mniej żelaza, a proszek węglika krzemu wyniesiony przez materiały magnetyczne jest również mniejszy.
(4) Separacja wody
Podstawową zasadą metody separacji wody jest wykorzystanie różnych prędkości osadzania cząstek węglika krzemu o różnych średnicach w wodzie w celu przeprowadzenia sortowania według wielkości cząstek.
(5) Badanie ultradźwiękowe
Wraz z rozwojem technologii ultradźwiękowej jest ona również szeroko stosowana w przesiewaniu ultradźwiękowym technologii mikroproszków, która może zasadniczo rozwiązać problemy z przesiewaniem, takie jak silna adsorpcja, łatwa aglomeracja, wysoka elektryczność statyczna, wysoka rozdrobnienie, wysoka gęstość i lekki ciężar właściwy .
(6) Kontrola jakości
Kontrola jakości mikroproszku obejmuje skład chemiczny, skład wielkości cząstek i inne elementy.Informacje na temat metod kontroli i standardów jakości można znaleźć w „Warunkach technicznych węglika krzemu”.
(7) Produkcja pyłu szlifierskiego
Po zgrupowaniu i przesianiu mikroproszku głowicę materiału można wykorzystać do przygotowania proszku do mielenia.Produkcja proszku do mielenia może zmniejszyć ilość odpadów i wydłużyć łańcuch produktów.
Czas publikacji: 13 maja 2024 r