Szilícium-karbid porok forradalmasítják a magas hőmérsékletű gyártási folyamatokat

A szilícium-karbid (SiC) csiszolóanyagok többféle szemcseméretben kaphatók, és gyakran megtalálhatók mind a kötéses, mind a bevonatos csiszolóanyagokban. Míg a SiC természetes módon megtalálható a moissanit ékszerekben, a legtöbb SiC gyártás során az Acheson-eljárást vagy a kémiai gőzfázisú leválasztási technológiát alkalmazzák.

Tűzállósága, magas hővezető képessége és korrózióállósága tökéletes anyaggá teszi a kemencebélések, tégelyek és más acélgyártási alkatrészek számára.

Továbbfejlesztett szintézismódszerek

A szilíciumkarbid széles körben ismert kiváló keménységéről (a második a gyémánt és a köbös bór-nitrid után), nagy szilárdságáról, kémiai stabilitásáról és hőmérséklet-állóságáról - ezek a tulajdonságok teszik a kerámia és a tűzálló anyagok gyártásához használt anyagok középpontjába. A szilícium-karbidot továbbá széles körben alkalmazzák a nagy teljesítményű elektronikai eszközökben is - különösen a teljesítmény-félvezetőkben, a fémoxid-félvezető mezőhatású tranzisztorokban (MOSFET) és a szigetelt kapus bipoláris tranzisztorokban (IGBT).

A gyártók szilíciumkarbidot szilícium-dioxid-homok és koksz keverékének rendkívül magas hőmérsékleten történő hevítésével állítanak elő, amíg a SiC szintézis néven ismert kémiai reakció során a tisztasági szinttől függően zöld vagy fekete SiC-ként ismert kristályosodott formák keletkeznek. A SiC előállítása után tovább finomítható az egyes alkalmazásokhoz igazított szemcseméretekre különböző szintézismódszerekkel, mint például az Acheson-séma, a széntermikus redukció és a folyékony polimerek termikus bomlása - mindegyik energiaigényes fűtési folyamatokat alkalmaz, amelyeknek el kell érniük a reakcióhőmérsékleteket a kristályos SiC-kristályok kialakításához, mielőtt savas mosásra és szárításra lenne szükség a gyártás befejezése előtt, majd a végleges forma előállításához.

Automatizálás

A szilíciumkarbid előállítása a kokszpor és a kvarc összekeverésével kezdődik, majd egy grafitmagon keresztül áramot vezetnek be, hogy azt addig melegítsék, amíg finomított szilíciumkarbid (SiC) keletkezik - ez az eljárás Acheson-eljárás néven ismert.

A nyersanyagok előkészítése után a porból különböző technikákkal lehet szaggárt készíteni. A megformálás után ezek a szaggarok olyan utókezelési lépéseken mennek keresztül, mint a mechanikai megmunkálás és a felületi bevonat, amelyek biztosítják tartósságukat és a magasabb hőmérsékleten történő kémiai korrózióval szembeni ellenállásukat.

A fekete szilíciumkarbid por kivételes keménységének és kiváló hővezető képességének köszönhetően egyre népszerűbb anyag olyan csiszolótermékek gyártásához, mint a csiszolókorongok és a vágószerszámok. Továbbá ez az anyag megtalálható az elektronikai iparban a félvezetők és diódák gyártási folyamataiban, valamint magas hőmérséklet-ellenállósága miatt alkalmas az építőiparban vagy a kohászatban használt kemencékben, kemencékben, tégelyekben használt tűzálló anyagok előállítására.

Magasabb hőmérsékletű feldolgozás

A szilíciumkarbid por kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek alkalmassá teszik magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz. Keménysége és kopásállósága miatt rendkívül kopásálló, míg hőstabilitása, kémiai ellenállása és elektromos vezetőképessége szintén keresetté teszi.

Ennek az anyagnak az előállításához szilícium-dioxid és koksz keverékét kell nagyon magas hőmérsékleten egy speciális kemencében felmelegíteni, ami a reakcióik során nagy szilíciumkarbid-kristályokat képez.

A szilíciumkarbidot a szennyeződések eltávolítása érdekében meg kell mosni, mielőtt különböző technikákkal, például forrólevegős, vákuumos vagy mikrohullámú szárítással szárítanák.

Szárítás után a szilíciumkarbidot összetörik, szétválogatják, még egyszer őrlik és feldolgozzák a speciális alkalmazásokhoz. A végeredmény egy ingot, amelyet aztán az egyedi specifikációknak megfelelően alakítanak - a gyártók ezt az ingot például égőfúvókák készítéséhez használják - ez a maximális üzemanyag-porlasztási hatékonyság biztosításának szerves része.

Fenntarthatóság

A szilíciumkarbid por a kihívást jelentő gyártási környezetben is kiemelkedik lenyűgöző tulajdonságaival, például hihetetlen keménységével, kiváló hővezető képességével és korrózióállóságával. Mint ilyen, ezt az anyagot már régóta használják a csiszolóanyagok és az elektronikai gyártás során, beleértve a fémek vagy kerámialapok vágását és polírozását.

Figyelemre méltó szívóssága és élessége miatt a gyémántot a csiszolóanyag-iparban általában csiszolókorongok és vágókorongok gyártására használják. Az elektronikai gyártók szintén nagymértékben támaszkodnak rá kiváló hővezető tulajdonságai, valamint kopásállósága miatt.

A szilíciumkarbid előállítása környezettudatos módon, megújuló energiaforrások és hulladék-visszanyerő rendszerek felhasználásával történhet, az üvegházhatású gázok kibocsátásának minimalizálása érdekében. Az ilyen gyakorlatok alkalmazásával a gyártók csökkenthetik az energiafelhasználást, miközben a működési költségeket is csökkenthetik - ami különösen fontos a mai, növekvő energiaköltségekkel jellemezhető környezetben.