Hoe om silikoonkarbiedpoeiers te maak

Silikonkarbied, meer algemeen bekend as karborundum, is hard soos diamant en uiters slytasiebestand. Verder maak sy keramiese eienskappe dit geskik vir hoë-temperatuur- en hoë-spanningsomgewings.

Die Lely-prosesproduksie lewer 'n poeiervormige produk op wat in moissanietedelstene gesny kan word vir gebruik as edelstene, terwyl vervaardigers dit ook gebruik in die vervaardiging van skuuritems en produkte wat hardheid vereis.

Bronne

Silikonkarbied (SiC), ook bekend as karborundum /krbnm/, is 'n uiters harde verbinding van silikon en koolstof wat natuurlik voorkom as die mineraal moissaniet en sedert die laat 19de eeu in groot hoeveelhede as skuurmiddel vervaardig word. Deur SiC saam te bind tot harde keramiek of dit te dop met stikstof, fosfor, berillium of aluminium, kan óf n-tipe óf p-tipe halfgeleiers gevorm word.

Industriële SiC word gewoonlik vervaardig deur die Acheson-proses, waarin silika-sand saam met koolstofbronne soos petroleumkoks tot hoë temperature in 'n oop oond verhit word, wat groen of swart korrels oplewer, afhangende van hul suiwerheidsvlak.

SiC is bekend vir sy uitstekende termiese geleidbaarheid en korrosiebestandheid. Met 'n lae termiese uitbreidingskoëffisiënt, 'n hoë sterkte/hardheidsverhouding, chemiese stabiliteit en maklike masjineerbaarheid dien dit as 'n belangrike grondstof in baie industriële toepassings soos hoëgehalte hittebestande materiale, skuurmiddels en keramiek [16].

Verwerking

Silikonkarbied (SiC) is 'n tegniese keramiese materiaal met unieke eienskappe, insluitend chemiese inertheid by alle temperature, termiese skokweerstand en hoë sinterbaarheid. SiC word in verskeie tegniese keramiese toepassings gebruik, insluitend die vervaardiging van oondtoerusting en vloeistofhanteringsapparatuur sowel as laers en slytonderdele. Bykomende gebruike van SiC sluit in dieselpartikelfilters en balistiese beskerming. Washington Mills bied maal-, versnip- en klassifiseringsapparatuur wat in staat is om grondstowwe te vervaardig wat aan ANSI-, FEPA- en JIS-standaarde voldoen.

SiC-poeiers kan in korrelgrootte verskil, afhangend van hul aanvanklike toestand en koolstofbron. 'n Gewilde voorbereidingsproses vir SiC-sintese is koolstof-termiese reduksie; dit behels die reaksie van 'n mengsel wat een mole SiO₂ minder as 200 mech bevat met 1,5–3 mol koolstofbron; suurlewering, verhitting en reaksie van die resulterende oplossing sal voorkom dat glas koolstof gevorm word.

SiC-poeiers wat deur XRD-kwantitatiewe ontleding vervaardig is, word verder ontleed deur deeltjievorm, granulometriese samestelling en spesifieke oppervlakte-ontleding. Belangrike kenmerke sluit in deeltjievorm, granulometriese samestelling en spesifieke oppervlakte. SiC-deeltjies vertoon gewoonlik plat, splinteragtige strukture met defekte substrukture gekenmerk deur dislokasieroosters op hul rande – 'n ongewenste kenmerk wat sinterprosesse negatief kan beïnvloed.

Kenmerke

Silikonkarbied bied baie unieke eienskappe wat dit toelaat om in verskeie nywerheidsektore toegepas te word. Dit is uiters hard met 'n Mohs-hardheidsgraad van 9. Daarbenewens is hierdie materiaal chemies inert en bied dit uitstekende slytasiebestandheid, hittebestande eienskappe tot hoë temperature, goeie treksterkte en 'n lae termiese uitdyingskoëffisiënt – eienskappe wat saam silikonkarbied geskik maak vir baie nywerheidsdoeleindes.

Silikoonkarbiedproduksieprosesse het 'n enorme invloed op sy eienskappe en gebruike. Edward Goodrich Acheson het die Acheson-proses ontwikkel, wat behels dat 'n mengsel van kwartsand, petroleumkoks en houtspaanders tot uiters hoë temperature verhit word om chemiese reaksies te veroorsaak wat silikoonkarbiedkristalle produseer – hierdie kristalle kan dan tot poeier verpletter of in ingotte gegiet word vir verkoop.

Hierdie skuurpoeier word algemeen deur die lugvaart- en motorbedrywe gebruik vir het en lapping van onderdele om presiese afmetings en gladde afwerkings te bereik, terwyl dit ook in keramiek, glasproduksie en die vervaardiging van staal en ander metale gebruik word. Alter Technology het 'n radiokring met hierdie materiaal geskep wat die uiterste toestande in die ruimte kan weerstaan.

Toepassings

Silikonkarbiedkeramiek is 'n uitstekende nie-oksiedmateriaal met verskeie toepassings as gevolg van sy hardheid (Mohs-hardheid > 9), chemiese inertheid, lae termiese uitdyingskoëffisiënt en weerstand teen beide hitte en impak. Silikonkarbied word weens sy termiese geleidbaarheidseienskappe gebruik as slytasiebestande onderdele in abrasiewe materiale of as slytasiebestande onderdele in termiese keramiek, sowel as in halfgeleier- en elektriese toepassings.

Om SiC te vervaardig, kombineer vervaardigers eers amorfe kwarts met koolstof by hoë temperature – gewoonlik steenkoolkoks as koolstofbron – voordat dit fyn gemaal en met klein hoeveelhede boksiet gemeng word om 'n voorvorm te vorm. Sodra doping plaasvind, hetsy stikstofdoping (n-tipe SiC) of doping met boor, aluminium en gallium (p-tipe SiC), afhangende van die beoogde toepassing.

Vervaardigers gebruik dan hierdie voorvorm om kubiese silikoonkarbied te vervaardig deur óf koppeling deur reaksie óf chemiese dampafsetting. Koppeling deur reaksie is die meer algemeen gebruikte benadering; dit behels dat dit tot 1410 °C verhit en met stikstof of boor gedop word om n-tipe SiC te vervaardig. Chemiese dampafsetting vereis aansienlik meer energie en toerusting vir die proses; koppeling deur reaksie verg baie minder.

Geleidende semikonduktorgehalte SiC-poeier is ontwerp om aan die unieke groeibehoeftes van verskeie metodes vir die groei van derde-generasie n-tipe geleidende silikoonkarbied-enkelsilinders te voldoen. Hierdie tipe poeier het 'n optimale deeltjiegrootteverspreiding met min holtes en bied produkreinheidsvlakke wat 6N oorskry.