Silikon karbid tozlarını necə hazırlamaq

Silikon karbid, daha çox karborundum kimi tanınan, almaz kimi sərtdir və aşınmaya qarşı yüksək müqavimətə malikdir. Bundan əlavə, onun keramika xüsusiyyətləri onu yüksək temperaturlu və yüksək gərginlikli mühitlər üçün uyğun edir.

Lely prosesi toz şəklində məhsul verir ki, bu toz moissanit daşlarına kəsilərək zərgərlik daşı kimi istifadə oluna bilər, eyni zamanda istehsalçılar onu aşındırıcı əşyaların və sərtlik tələb edən məhsulların hazırlanmasında da tətbiq edirlər.

Mənbələr

Silikon karbid (SiC), həmçinin karborundum /krbnm/ kimi tanınan, silikon və karbonun son dərəcə sərt birləşməsidir. O, təbii olaraq moissanit mineralı şəklində yaranır və 19-cu əsrin sonlarından bəri aşındırıcı kimi kütləvi istehsal olunur. SiC-ni sərt keramika halına gətirmək və ya onu azot, fosfor, berilium və ya alüminiumla dopinq etmək n- və ya p-tip yarımkeçiricilər əmələ gətirə bilər.

Sənaye SiC adətən açıq sobada silika qumun neft koksu kimi karbon mənbələri ilə yüksək temperaturda qızdırılması ilə həyata keçirilən Acheson prosesi vasitəsilə istehsal olunur və onların saflıq səviyyəsindən asılı olaraq yaşıl və ya qara rəngli dənəciklər əldə edilir.

SiC üstün istilik keçiriciliyi və korroziyaya davamlılığı ilə tanınır. Aşağı istilik genəlmə əmsalı, yüksək möhkəmlik/sərtlik nisbəti, kimyəvi sabitlik və asan emal oluna bilməsi ilə o, yüksək sinif refrakterlərdə, abrazivlərdə və keramikalarda [16] kimi bir çox sənaye tətbiqlərində əsas xammal kimi xidmət edir.

Emal

Silikon karbid (SiC) bütün temperaturlarda kimyəvi inertlik, termal şok müqaviməti və yüksək sinterlənmə qabiliyyəti kimi unikal xüsusiyyətlərə malik texniki keramika materialıdır. SiC soba ləvazimatlarının və maye daşıma avadanlıqlarının, həmçinin rulmanların və aşınmaya davamlı hissələrin istehsalında daxil olmaqla müxtəlif texniki keramika tətbiqlərində istifadə olunur. SiC-nin əlavə tətbiqləri dizel hissəcik filtrləri və ballistik müdafiəni əhatə edir. Washington Mills ANSI, FEPA və JIS standartlarına cavab verən xammal istehsal edə bilən qırma, üyütmə və təsnifləşdirmə avadanlıqları təklif edir.

SiC tozlarının dənə ölçüsü ilkin vəziyyətindən və karbon mənbəyindən asılı olaraq dəyişə bilər. SiC sintezi üçün populyar hazırlıq prosesi karbon-termal reduksiya üsuludur; bu, 200 mech-dən az bir mol SiO2 və 1,5–3 mol karbon mənbəyi qarışığını reaksiya etdirərək, turşu ilə yuyub, isidib və alınan məhlulu reaksiya etdirərək şüşə karbonun əmələ gəlməsinin qarşısını alır.

XRD kəmiyyət təhlili ilə əldə olunan SiC tozları daha sonra hissəcik forması, granulometrik tərkibi və spesifik səth təhlili ilə araşdırılır. Əhəmiyyətli xüsusiyyətlərə hissəcik forması, granulometrik tərkibi və spesifik səth daxildir. SiC hissəcikləri adətən sərhədlərində dislokasiya şəbəkələri ilə xarakterizə olunan qüsurlu alt strukturlara malik düz, qırıq-qırıq strukturlar nümayiş etdirir – bu, sinterləşmə proseslərinə mənfi təsir göstərə biləcək arzuolunmaz bir xüsusiyyətdir.

Xüsusiyyətlər

Silikon karbid müxtəlif sənaye sahələrində tətbiqinə imkan verən bir çox unikal xüsusiyyətlərə malikdir. Xüsusilə, onun Mohs sərtlik dərəcəsi 9-dur və bu, onu son dərəcə sərt edir. Bundan əlavə, bu material kimyəvi cəhətdən inertdir, yüksək aşınma müqaviməti və yüksək temperaturlara qədər istilik müqaviməti təklif edir, həmçinin yaxşı dartılma möhkəmliyinə və aşağı istilik genəlmə əmsalına malikdir – bütün bu xüsusiyyətlər silikon karbidin bir çox sənaye tətbiqləri üçün uyğun olmasını təmin edir.

Silikon karbidinin istehsal prosesləri onun xüsusiyyətlərinə və tətbiqlərinə böyük təsir göstərir. Edward Goodrich Acheson Acheson prosesini inkişaf etdirmişdir; bu proses kvarts qumu, neft koksu və taxta qırıntılarından ibarət qarışığı kimyəvi reaksiyalar baş verməsi üçün son dərəcə yüksək temperaturda qızdırmağı əhatə edir. Bu reaksiyalar silikon karbid kristallarının əmələ gəlməsinə səbəb olur – sonra bu kristallar toz şəklində üyüdülə və ya satış üçün ingotlara tökülə bilər.

Bu aşındırıcı toz adətən aerokosmik və avtomobil sənayesində hissələri honlamaq və laklamaq üçün, dəqiq ölçülər və hamar səthlər əldə etmək məqsədilə istifadə olunur, həmçinin keramika, şüşə istehsalı və polad və digər metalların istehsalında da tətbiq edilir. Alter Technology bu materialdan istifadə edərək kosmik mühitin ekstremal şəraitinə davam gətirə bilən radio sxem yaratdı.

Tətbiqlər

Silikon karbidli keramika öz sərtliyi (Mohs sərtliyi > 9), kimyəvi inertliyi, aşağı istilik genəlmə əmsalı və həm istiyə, həm də zərbəyə davamlılığı sayəsində müxtəlif tətbiqlərə malik olan fövqəladə qeyri-oksid materialdır. Silikon karbid istilik keçiricilik xüsusiyyətlərinə görə aşındırıcılarda aşınmaya davamlı hissələrdə, refrakter keramikada, həmçinin yarımkeçirici və elektrik tətbiqlərində istifadə olunur.

SiC istehsal etmək üçün istehsalçılar əvvəlcə amorf silisiya dioksidini yüksək temperaturda – adətən karbon mənbəyi kimi kömür koksu – karbonla birləşdirir, sonra onu incə üyüdüb az miqdarda boksitlə qarışdıraraq preform yaradırlar. Daha sonra istədikləri tətbiqdən asılı olaraq ya azotla dopinq (n-tip SiC), ya da bor, alüminium və galliumla dopinq (p-tip SiC) aparırlar.

Sonra istehsalçılar bu önformanı reaksiya ilə birləşdirmə və ya kimyəvi buxar çökdürməsi üsulu ilə kubik silikon karbid istehsal etmək üçün istifadə edirlər. Reaksiya ilə birləşdirmə daha geniş tətbiq olunan yoldur; bu, onu 1410 °C-yə qədər qızdırmaq və n-tipli SiC əldə etmək üçün azot və ya boronla dopinq etməkdən ibarətdir. Kimyəvi buxar çökdürməsi prosesi isə xeyli daha çox enerji və avadanlıq tələb edir; reaksiya ilə birləşdirmə isə daha az.

Elektrik keçirici yarımkeçirici sinif SiC tozu üçüncü nəsil n-tipli keçirici silisium karbid tək kristallarının müxtəlif böyütmə üsullarının unikal tələblərini qarşılamaq üçün nəzərdə tutulub. Bu tip toz az boşluqlarla optimal hissəcik ölçüsü paylanmasına malikdir və 6N-dən yüksək məhsul saflığı səviyyələrini təmin edir.