ผงไมโคร SiC ผลิตขึ้นมาได้อย่างไร

ผลึกเดี่ยว SiC เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ผสมกลุ่ม IV-IV ที่ประกอบด้วยสององค์ประกอบ Si และ C ในอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ 1:1 ความแข็งของมันเป็นอันดับสองรองจากเพชรเท่านั้น

การลดคาร์บอนของวิธีซิลิคอนออกไซด์ในการเตรียม SiC จะขึ้นอยู่กับสูตรปฏิกิริยาทางเคมีต่อไปนี้เป็นหลัก:

กระบวนการทำปฏิกิริยาของการลดคาร์บอนของซิลิคอนออกไซด์ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งอุณหภูมิของปฏิกิริยาส่งผลโดยตรงต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ในกระบวนการเตรียมซิลิกอนคาร์ไบด์ วัตถุดิบจะถูกใส่ในเตาต้านทานก่อน เตาต้านทานประกอบด้วยผนังปลายทั้งสองข้าง โดยมีอิเล็กโทรดกราไฟท์อยู่ตรงกลาง และแกนเตาหลอมเชื่อมต่ออิเล็กโทรดทั้งสอง ที่บริเวณรอบนอกของแกนเตาหลอม วัตถุดิบที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจะถูกวางก่อน จากนั้นจึงวางวัสดุที่ใช้สำหรับการเก็บรักษาความร้อนที่บริเวณรอบนอก เมื่อเริ่มการถลุง เตาต้านทานจะถูกกระตุ้นและอุณหภูมิจะสูงขึ้นถึง 2,600 ถึง 2,700 องศาเซลเซียส พลังงานความร้อนไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนไปยังประจุผ่านพื้นผิวของแกนเตา ทำให้ค่อยๆ ถูกทำให้ร้อนขึ้น เมื่ออุณหภูมิของประจุเกิน 1,450 องศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดก๊าซซิลิคอนคาร์ไบด์และก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ในขณะที่กระบวนการถลุงดำเนินต่อไป พื้นที่อุณหภูมิสูงในประจุจะค่อยๆ ขยายตัว และปริมาณซิลิคอนคาร์ไบด์ที่สร้างขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซิลิคอนคาร์ไบด์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในเตาเผา และผ่านการระเหยและการเคลื่อนตัว ผลึกจะค่อยๆ เติบโตและรวมตัวกันเป็นผลึกทรงกระบอกในที่สุด

ผนังด้านในส่วนหนึ่งของคริสตัลเริ่มสลายตัวเนื่องจากอุณหภูมิสูงเกิน 2,600 องศาเซลเซียส ธาตุซิลิกอนที่เกิดจากการสลายตัวจะรวมตัวกันอีกครั้งกับธาตุคาร์บอนที่มีประจุเพื่อสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์ใหม่

เมื่อปฏิกิริยาเคมีของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เสร็จสมบูรณ์และเตาเผาเย็นลงแล้ว ขั้นตอนต่อไปก็สามารถเริ่มต้นได้ ขั้นแรก ผนังของเตาเผาจะถูกรื้อออก จากนั้นจึงเลือกวัตถุดิบในเตาเผาและคัดเกรดทีละชั้น วัตถุดิบที่เลือกจะถูกบดเพื่อให้ได้วัสดุที่เป็นเม็ดตามที่เราต้องการ จากนั้น สิ่งเจือปนในวัตถุดิบจะถูกกำจัดออกโดยการล้างน้ำหรือทำความสะอาดด้วยสารละลายกรดและด่าง ตลอดจนการแยกด้วยแม่เหล็กและวิธีการอื่นๆ วัตถุดิบที่ทำความสะอาดจะต้องทำให้แห้งแล้วคัดกรองอีกครั้ง และในที่สุดก็จะได้ผงซิลิกอนคาร์ไบด์บริสุทธิ์ หากจำเป็น ผงเหล่านี้สามารถนำไปแปรรูปเพิ่มเติมตามการใช้งานจริง เช่น การขึ้นรูปหรือการเจียรแบบละเอียด เพื่อผลิตผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ละเอียดยิ่งขึ้น

ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
(1) วัตถุดิบ
ผงไมโครซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวผลิตโดยการบดซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวที่หยาบกว่า องค์ประกอบทางเคมีของซิลิคอนคาร์ไบด์ควรมากกว่า 99% และคาร์บอนอิสระและเหล็กออกไซด์ควรน้อยกว่า 0.2%

(2) หัก
ในการบดทรายซิลิกอนคาร์ไบด์ให้เป็นผงละเอียด ปัจจุบันมีการใช้สองวิธีในประเทศจีน วิธีหนึ่งคือการบดโรงสีลูกบอลเปียกเป็นระยะ และอีกวิธีหนึ่งคือการบดโดยใช้โรงสีผงแบบไหลเวียนของอากาศ

(3) การแยกแม่เหล็ก
ไม่ว่าจะใช้วิธีการใดในการบดผงซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นผงละเอียด มักจะใช้การแยกแม่เหล็กแบบเปียกและการแยกแม่เหล็กเชิงกล เนื่องจากไม่มีฝุ่นในระหว่างการแยกแม่เหล็กแบบเปียก วัสดุแม่เหล็กจะถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง ผลิตภัณฑ์หลังจากการแยกด้วยแม่เหล็กจะมีธาตุเหล็กน้อยลง และผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่วัสดุแม่เหล็กถูกดึงออกไปก็น้อยลงเช่นกัน

(4) การแยกน้ำ
หลักการพื้นฐานของวิธีการแยกน้ำคือการใช้ความเร็วการตกตะกอนที่แตกต่างกันของอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันในน้ำเพื่อทำการคัดแยกขนาดอนุภาค

(5) การคัดกรองด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอัลตราโซนิก ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการคัดกรองอัลตราโซนิกของเทคโนโลยีผงไมโคร ซึ่งโดยทั่วไปสามารถแก้ปัญหาการคัดกรองเช่นการดูดซับที่แข็งแกร่ง การรวมตัวกันง่าย ไฟฟ้าสถิตสูง ความละเอียดสูง ความหนาแน่นสูง และความถ่วงจำเพาะของแสง .

(6) การตรวจสอบคุณภาพ
การตรวจสอบคุณภาพผงไมโครรวมถึงองค์ประกอบทางเคมี องค์ประกอบขนาดอนุภาค และรายการอื่นๆ สำหรับวิธีการตรวจสอบและมาตรฐานคุณภาพ โปรดดูที่ "เงื่อนไขทางเทคนิคของซิลิคอนคาร์ไบด์"

(7) การผลิตฝุ่นบด
หลังจากจัดกลุ่มและคัดกรองผงขนาดเล็กแล้ว หัววัสดุสามารถใช้เพื่อเตรียมผงบดได้ การผลิตผงบดสามารถลดของเสียและขยายห่วงโซ่ผลิตภัณฑ์ได้