Як атрымаць парашкі з сіліконакарбіду

Крэмнійвуглярод, больш вядомы як карборунд, цвёрды, як алмаз, і вельмі зносаўстойлівы. Акрамя таго, яго керамічныя ўласцівасці робяць яго прыдатным для выкарыстання ва ўмовах высокіх тэмператур і высокага напружання.

Вытворчасць па працэсе Лэлі дае парашок, з якога можна выразаць місанітавыя каштоўныя камяні для выкарыстання ў якасці ювелірных упрыгожванняў, а таксама выкарыстоўваць яго ў вытворчасці абразіўных вырабаў і прадуктаў, якія патрабуюць высокай цвёрдасці.

Крыніцы

Крэмністы карбід (SiC), таксама вядомы як карборунд /krbnm/, — гэта надзвычай цвёрдае злучэнне крэмнію і вугляроду, якое ў прыродзе сустракаецца ў выглядзе мінерала місанаitu і масава вырабляецца як абразіўны матэрыял з канца XIX стагоддзя. Звязванне SiC у цвёрдую кераміку або легіраванне яго азотам, фосфарам, берыліем ці алюмініем дазваляе атрымаць паўправаднікі n- або p-тыпу.

Прамысловы карбід крэмнію звычайна вырабляецца метадам Эйшана шляхам награвання кварцавага пяску з крыніцамі вугляроду, такімі як нафтавы кокс, да высокіх тэмператур у адкрытай печы, у выніку чаго атрымліваецца зялёнага або чорнага колеру зярняты ў залежнасці ад іх ступені чысціні.

SiC вядомы сваёй выдатнай цеплаправоднасцю і ўстойлівасцю да карозіі. З нізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння, высокім суадносінам трываласці і цвёрдасці, хімічнай стабільнасцю і лёгкасцю апрацоўкі ён служыць асноўнай сыравінай у многіх прамысловых прымяненнях, такіх як высокаякасныя вогнетрыўкія матэрыялы, абразівы і кераміка [16].

Апрацоўка

Карбід крэмнію (SiC) — гэта тэхнічны керамічны матэрыял з унікальнымі ўласцівасцямі, у тым ліку хімічнай інерцыяй пры любых тэмпературах, устойлівасцю да цеплавых удараў і высокай сінтэровачнасцю. SiC выкарыстоўваецца ў розных сферах прымянення тэхнічнай керамікі, уключаючы вытворчасць печных вырабаў і абсталявання для транспарціроўкі вадкасцей, а таксама падшыпнікаў і зносаўстойлівых дэталяў. Дадатковыя сферы прымянення SiC уключаюць фільтры для дызельных часціц і балістычны бронеахоўны пласт. Кампанія «Вашынгтон Мілз» прапануе абсталяванне для драбнення, шліфавання і класіфікацыі, якое дазваляе атрымліваць сыравіну, што адпавядае стандартам ANSI, FEPA і JIS.

Парашкі SiC могуць адрознівацца памерамі зярністасці ў залежнасці ад іх першапачатковага стану і крыніцы вугляроду. Папулярным працэсам падрыхтоўкі для сінтэзу SiC з'яўляецца вугляродна-тэрмічнае звядзенне; гэта ўключае рэакцыю сумесі, якая змяшчае менш за 200 мек адной мольнай долі SiO2, з 1,5–3 мольнымі долямі крыніцы вугляроду; кіслотнае вымачванне, нагрэў і рэакцыя атрыманага раствору дазваляюць пазбегнуць утварэння шклянога вугляроду.

Пылы SiC, атрыманыя метадам колькаснага рэнтгенаўскага фазавага аналізу, далей аналізуюцца з дапамогай аналізу формы часціц, грануламетрычнага складу і ўдзельнай паверхні. Важныя характарыстыкі ўключаюць форму часціц, грануламетрычны склад і ўдзельную паверхню. Часціцы SiC звычайна маюць плоскую, шчапінную структуру з дэфектнымі падструктурамі, якія характарызуюцца дыслакацыйнымі сеткамі на іх межах – непажаданай характарыстыкай, якая можа негатыўна паўплываць на працэсы сінтэравання.

Характарыстыкі

Крэмніевы карбід валодае мноствам унікальных характарыстык, якія дазваляюць яго прымяняць у розных галінах прамысловасці. Асабліва варта адзначыць, што ён надзвычай цвёрды, па шкале Моха ён мае цвёрдасць 9. Акрамя таго, гэты матэрыял хімічна інертыўны, выдатна ўстойлівы да абразіі і высокіх тэмператур, а таксама мае добрую трываласць і нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння — усе гэтыя якасці робяць крэмніевы карбід прыдатным для многіх прамысловых сфер прымянення.

Працэсы вытворчасці карбіду крэмнію аказваюць велізарны ўплыў на яго ўласцівасці і сферы прымянення. Эдвард Гудрыч Эйчэсан распрацаваў працэс Эйчэсана, які заключаецца ў награванні сумесі кварцавага пяску, нафтавага коксу і драўняных стружкі да надзвычай высокіх тэмператур з мэтай выклікання хімічных рэакцый, што ўтвараюць крышталі карбіду крэмнію. Гэтыя крышталі затым можна здрабіць у парашок або выліць у зліткі для продажу.

Гэты абразіўны парашок шырока выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай і аўтамабільнай прамысловасці для шліфавання і поліроўкі дэталяў для дасягнення дакладных памераў і гладкай паверхні, а таксама ён знаходзіць прымяненне ў кераміцы, вытворчасці шкла і вытворчасці сталі і іншых металаў. Кампанія Alter Technology стварыла радыёсхему з выкарыстаннем гэтага матэрыялу, якая можа вытрымаць экстрэмальныя ўмовы ў космасе.

Прымяненне

Кераміка з карбідам крэмнію — выдатны неакісны матэрыял з разнастайнымі сферамі прымянення дзякуючы сваёй цвёрдасці (па шкале Моха паказчык > 9), хімічнай нейтральнасці, нізкаму каэфіцыенту цеплавой расшырэння і ўстойлівасці як да высокіх тэмператур, так і да ўдараў. Дзякуючы сваёй цеплаправоднасці карбід крэмнію выкарыстоўваецца ў якасці зносаўстойлівых дэталяў у абразівах, зносаўстойлівых і вогнеўпорных керамічных вырабах, а таксама ў паўправадніковых і электратэхнічных прымяненнях.

Для вытворчасці SiC вытворцы спачатку спалучаюць аморфны дыяксід крэмнію з вугляронам пры высокіх тэмпературах — звычайна выкарыстоўваецца каменны кокс у якасці крыніцы вуглярону — пасля чаго дробна здрабняюць сумесь і змешваюць з невялікімі колькасцямі баксайту для стварэння папярэдняй формы. Затым адбываецца дапантаванне: нітражным дапантаваннем (n-тыпу SiC) або дапантаваннем борам, алюмініем і галіем (p-тыпу SiC), у залежнасці ад запланаванага прымянення.

Затым вытворцы выкарыстоўваюць гэтую папярэдне апрацаваную форму для атрымання кубічнага карбіду сіліцыю шляхам рэакцыйнай звязкі або хімічнага асаджання з пароў. Рэакцыйная звязка — больш распаўсюджаны метад; яна ўключае награванне да 1410 °C і дафаванне азотам або бор для атрымання карбіду сіліцыю n-тыпу. Хімічнае асаджание з пароў патрабуе значна больш энергіі і абсталявання для свайго працэсу; рэакцыйная звязка патрабуе значна менш.

Праводзячы пыл SiC семікандуктарнага класа прызначаны для задавальнення ўнікальных патрэб розных метадаў вырошчвання адзінакрыштальных праводзячых карбідаў крэмнію n-тыпу трэцяга пакалення. Гэты тып пылу мае аптымальнае размеркаванне памераў часціц з невялікай колькасцю порыстасцей, забяспечваючы ўзровень чысціні прадукту, які перавышае 6N.