सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर कैसे बनाएं

सिलिकॉन कार्बाइड, जिसे आमतौर पर कार्बोरांडम कहा जाता है, हीरे की तरह कठोर और अत्यधिक घिसाव प्रतिरोधी है। इसके अलावा, इसकी सिरेमिक गुणधर्म इसे उच्च तापमान और उच्च वोल्टेज वाले वातावरण के लिए उपयुक्त बनाती हैं।.

लेली प्रक्रिया उत्पादन पाउडर के रूप में होता है, जिसे मोइसानाइट रत्नों में काटकर रत्न के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जबकि निर्माता इसे घर्षण सामग्री और कठोरता की आवश्यकता वाले उत्पादों के निर्माण में भी उपयोग करते हैं।.

स्रोत

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), जिसे कार्बोरांडम /krbnm/ के नाम से भी जाना जाता है, सिलिकॉन और कार्बन का एक अत्यंत कठोर यौगिक है जो प्राकृतिक रूप से मोइसानाइट खनिज के रूप में पाया जाता है और 19वीं सदी के अंत से एक घर्षणक के रूप में बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जाता है। SiC को कठोर सिरेमिक में बाँधने या इसमें नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, बेरिलियम या एल्यूमीनियम का डोपिंग करने से n- या p-प्रकार के अर्धचालक बनाए जा सकते हैं।.

औद्योगिक SiC आमतौर पर एचेसन प्रक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है, जिसमें सिलिका रेत को पेट्रोलियम कोक जैसे कार्बन स्रोतों के साथ खुली भट्टी में उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जिससे उनकी शुद्धता के स्तर के आधार पर हरे या काले रंग के दाने प्राप्त होते हैं।.

SiC अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। कम तापीय विस्तार गुणांक, उच्च ताकत/कठोरता अनुपात, रासायनिक स्थिरता और मशीनीकरण में आसानी के साथ यह उच्च श्रेणी के अग्निरोधक, अपघर्षक और सिरेमिक्स जैसे कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में एक प्रमुख कच्चा माल के रूप में कार्य करता है [16].

प्रसंस्करण

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) एक तकनीकी सिरेमिक सामग्री है जिसमें सभी तापमानों पर रासायनिक निष्क्रियता, थर्मल शॉक प्रतिरोध, और उच्च सिंटरबिलिटी जैसी अनूठी विशेषताएं हैं। SiC का उपयोग विभिन्न तकनीकी सिरेमिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें किल्न फर्नीचर और द्रव हैंडलिंग उपकरण के साथ-साथ बेयरिंग और घिसाव वाले पुर्जों का निर्माण शामिल है। SiC के अतिरिक्त उपयोगों में डीजल पार्टिकुलेट फिल्टर और बैलिस्टिक सुरक्षा शामिल हैं। वाशिंगटन मिल्स क्रशिंग, ग्राइंडिंग और क्लासिफाइंग उपकरण प्रदान करता है, जो ANSI, FEPA और JIS मानकों को पूरा करने वाले कच्चे माल का उत्पादन करने में सक्षम हैं।.

SiC पाउडर उनके प्रारंभिक अवस्था और कार्बन स्रोत के आधार पर दाने के आकार में भिन्न हो सकते हैं। SiC संश्लेषण के लिए एक लोकप्रिय तैयारी प्रक्रिया कार्बन-तापीय अपचयन है; इसमें 200 मेक से कम एक मोल SiO₂ वाले मिश्रण को 1.5–3 मोल कार्बन स्रोत के साथ प्रतिक्रिया कराया जाता है; इसके बाद अम्लीय लीचिंग, ताप और प्राप्त घोल की प्रतिक्रिया ग्लास कार्बन के उत्पादन को समाप्त कर देती है।.

XRD मात्रात्मक विश्लेषण द्वारा उत्पादित SiC पाउडरों का आगे कण आकार, दाना-आकारिक संरचना और विशिष्ट सतह विश्लेषण के माध्यम से विश्लेषण किया जाता है। महत्वपूर्ण विशेषताओं में कण आकार, दाना-आकारिक संरचना और विशिष्ट सतह शामिल हैं। SiC कण आमतौर पर सपाट, चिपचिपे संरचनाएँ प्रदर्शित करते हैं, जिनकी सीमाओं पर विस्थापन ग्रिड्स से युक्त दोषपूर्ण उपसंरचनाएँ होती हैं – एक अवांछनीय विशेषता जो सिंटरिंग प्रक्रियाओं पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकती है।.

लक्षण

सिलिकॉन कार्बाइड कई अनूठी विशेषताएँ प्रदान करता है, जो इसे विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों में लागू करने की अनुमति देती हैं। विशेष रूप से, इसकी मोस कठोरता रेटिंग 9 है, जो इसे अत्यंत कठोर बनाती है। इसके अतिरिक्त, यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध, उच्च तापमान तक ऊष्मा प्रतिरोध, अच्छी तन्यता ताकत और कम तापीय विस्तार गुणांक जैसी गुणधर्मों से युक्त है – ये सभी गुण मिलकर सिलिकॉन कार्बाइड को कई औद्योगिक उपयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।.

सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादन प्रक्रियाओं का इसके गुणों और उपयोगों पर गहरा प्रभाव होता है। एडवर्ड गुडरिच एचेसन ने एचेसन प्रक्रिया विकसित की, जिसमें क्वार्ट्ज रेत, पेट्रोलियम कोक और लकड़ी की चिप्स के मिश्रण को अत्यधिक उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है ताकि रासायनिक अभिक्रियाएं हों, जो सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल उत्पन्न करती हैं – इन क्रिस्टलों को फिर पीसकर पाउडर बनाया जा सकता है या बिक्री के लिए इनगॉट्स में ढाला जा सकता है।.

यह घर्षक पाउडर सामान्यतः एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव उद्योगों में पुर्जों को सटीक आयामों और चिकनी फिनिश प्राप्त करने के लिए होनिंग और लैपिंग में उपयोग किया जाता है, जबकि इसका उपयोग सिरेमिक्स, कांच उत्पादन तथा स्टील और अन्य धातुओं के उत्पादन में भी होता है। Alter Technology ने इस सामग्री का उपयोग करके एक रेडियो सर्किट बनाया है जो अंतरिक्ष की अत्यधिक परिस्थितियों का सामना कर सकता है।.

उपयोग

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक एक उत्कृष्ट गैर-ऑक्साइड सामग्री है, जो अपनी कठोरता (मोह्स कठोरता > 9), रासायनिक निष्क्रियता, कम तापीय विस्तार गुणांक और ऊष्मा तथा आघात प्रतिरोध के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोगी है। सिलिकॉन कार्बाइड अपनी ऊष्मा चालकता गुणों के कारण घर्षण-प्रतिरोधी भागों, घर्षण-प्रतिरोधी भागों वाले घर्षण-प्रतिरोधी भागों, अग्निरोधी सिरेमिक्स तथा अर्धचालक और विद्युत अनुप्रयोगों में उपयोग होता है।.

SiC का उत्पादन करने के लिए, निर्माता पहले अक्रिस्टलीय सिलिका को उच्च तापमान पर कार्बन (आमतौर पर कोयला कोक) के साथ मिलाते हैं, फिर उसे बारीकी से पीसकर थोड़ी मात्रा में बॉक्साइट के साथ मिलाकर प्रीफॉर्म बनाते हैं। इसके बाद, इच्छित अनुप्रयोग के अनुसार नाइट्रोजन डोपिंग (n-प्रकार SiC) या बोरॉन, एल्यूमीनियम और गैलियम डोपिंग (p-प्रकार SiC) करके डोपिंग की जाती है।.

निर्माता फिर इस प्रीफॉर्म का उपयोग प्रतिक्रिया द्वारा संयोजन या रासायनिक वाष्प जमाव के माध्यम से घनाकार सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादन के लिए करते हैं। प्रतिक्रिया द्वारा संयोजन अधिक सामान्य रूप से प्रयुक्त विधि है; इसमें इसे 1410°C तक गर्म करके एन-टाइप SiC उत्पादन के लिए नाइट्रोजन या बोरॉन से डोप किया जाता है। रासायनिक वाष्प जमाव की प्रक्रिया के लिए काफी अधिक ऊर्जा और उपकरणों की आवश्यकता होती है; प्रतिक्रिया द्वारा संयोजन के लिए बहुत कम।.

चालक अर्धचालक ग्रेड का SiC पाउडर तीसरी पीढ़ी के n-प्रकार के चालक सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टलों को विकसित करने की विभिन्न विधियों की विशिष्ट वृद्धि आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार के पाउडर में कुछ ही रिक्तियों के साथ एक इष्टतम कण आकार वितरण होता है, जो 6N से अधिक उत्पाद शुद्धता स्तर प्रदान करता है।.