Процес виробництва реактивного спікання карбіду кремнію

Реакційно-спечений карбід кремнію є важливим високотемпературним матеріалом з високою міцністю, високою твердістю, високою зносостійкістю, високою стійкістю до корозії та високою стійкістю до окислення та іншими відмінними властивостями, широко використовується в машинобудуванні, аерокосмічній, хімічній промисловості, енергетиці та інших поля.

 

1. Підготовка сировини

Сировиною для реактивного спікання карбіду кремнію є в основному вуглець і кремнієвий порошок, з яких вуглець може бути використаний різними вуглецевмісними речовинами, такими як вугільний кокс, графіт, деревне вугілля тощо, кремнієвий порошок зазвичай вибирається з частинками розмір порошку кремнію високої чистоти 1-5 мкм. Спочатку вуглець і кремнієвий порошок змішують у певній пропорції, додаючи відповідну кількість зв’язуючого та агента текучості та рівномірно перемішуючи. Потім суміш поміщають у кульовий млин для подальшого рівномірного змішування та подрібнення, поки розмір частинок не стане меншим за 1 мкм.

2. Процес формування

Процес формування є одним із ключових етапів у виробництві карбіду кремнію. Зазвичай використовуються процеси формування: пресування, цементування та статичне формування. Пресування означає, що суміш поміщають у форму та формують механічним тиском. Формування цементним розчином означає змішування суміші з водою або органічним розчинником, впорскування її у форму через шприц в умовах вакууму та формування готового продукту після відстоювання. Формування під статичним тиском відноситься до суміші у формі під захистом вакууму або атмосфери для формування під статичним тиском, зазвичай під тиском 20-30 МПа.

3. Процес спікання

Спікання є ключовим етапом у процесі виробництва реакційно спеченого карбіду кремнію. Температура спікання, час спікання, атмосфера спікання та інші фактори впливатимуть на продуктивність реакційно спеченого карбіду кремнію. Як правило, температура спікання карбіду кремнію реактивного спікання становить 2000-2400 ℃, час спікання зазвичай становить 1-3 години, а атмосфера спікання зазвичай інертна, наприклад аргон, азот тощо. Під час спікання суміш вступає в хімічну реакцію з утворенням кристалів карбіду кремнію. У той же час вуглець також буде реагувати з газами в атмосфері, утворюючи такі гази, як CO і CO2, що вплине на щільність і властивості карбіду кремнію. Тому підтримання відповідної атмосфери спікання та часу спікання є дуже важливим для виробництва реакційно спеченого карбіду кремнію.

4. Процес доочищення

Реакційно спечений карбід кремнію потребує процесу додаткової обробки після виготовлення. Звичайними процесами дообробки є механічна обробка, шліфування, полірування, окислення тощо. Ці процеси призначені для підвищення точності та якості поверхні реакційно спеченого карбіду кремнію. Серед них процес шліфування та полірування є поширеним методом обробки, який може покращити обробку та рівність поверхні карбіду кремнію. Процес окислення може утворювати оксидний шар для підвищення стійкості до окислення та хімічної стабільності спеченого карбіду кремнію.

Коротше кажучи, виробництво карбіду кремнію реактивним спіканням є складним процесом, який потребує освоєння різноманітних технологій і процесів, включаючи підготовку сировини, процес формування, процес спікання та процес подальшої обробки. Тільки завдяки комплексному освоєнню цих технологій і процесів можна виробляти високоякісні реакційно-спечені карбідокремнієві матеріали, які відповідають потребам різних сфер застосування.