Սիլիցիում-կարբիդային փոշիներ՝ բարձր ջերմաստիճանի արտադրական գործընթացներում հեղափոխություն առաջացնող

Սիլիցիում-կարբիդային (SiC) աբրասիվները մատուցվում են տարբեր հատիկայնության չափերով և հաճախ հանդիպում են ինչպես կապակցված, այնպես էլ պատված աբրասիվներում։ Չնայած SiC-ը բնականաբար հանդիպում է մոյսանիտի քարերում, դրա արտադրության մեծ մասը իրականացվում է Աչեսոնի գործընթացով կամ քիմիական գոլորշային նստեցման տեխնոլոգիայով։.

Չեռնողականությունը, բարձր ջերմահաղորդականությունը և կոռոզիայից դիմադրողականությունը այն դարձնում են իդեալական նյութ վառարանների պատվածքների, կրուչիբլների և պողպատաձուլման այլ բաղադրիչների համար։.

Բարելավված սինթեզի մեթոդներ

Սիլիցիումային կարբիդը լայնորեն հայտնի է իր գերազանց կոշտությամբ (դիամանտից և խորանարդ բոր-նիտրիդից հետո երկրորդ տեղում), բարձր ամրությամբ, քիմիական կայունությամբ և ջերմակայունությամբ՝ հատկություններ, որոնք այն դարձնում են կերամիկայի և ջերմակայուն նյութերի արտադրության առաջնային նյութ։ Բացի այդ, սիլիցիումային կարբիդը լայնորեն կիրառվում է բարձր արդյունավետությամբ էլեկտրոնային սարքերում՝ մասնավորապես հզորության կիսահաղորդիչներում, մետաղօքսիդային կիսահաղորդիչ դաշտային էֆեկտի տրանզիստորներում (MOSFET) և մեկուսացված դարպասով երկբևեռ տրանզիստորներում (IGBT):.

Արտադրողները սիլիցիումի կարբիդը ստանում են՝ սիլիցիումային ավազի և կոկսի խառնուրդը չափազանց բարձր ջերմաստիճանում տաքացնելով մինչև նրանց քիմիական ռեակցիան, որը կոչվում է SiC սինթեզ, և որը արտադրում է բյուրեղացված ձևեր, որոնք մաքրության մակարդակից կախված կոչվում են կանաչ կամ սև SiC։ Արտադրվելուց հետո SiC-ը հնարավոր է հետագայում մաքրել՝ տարբեր սինթեզի մեթոդներով՝ Աչեսոնի սխեման, ածխածնային-տերմալ ռեակցիան և հեղուկ պոլիմերի ջերմային քայքայումը, մասնիկների չափեր ստանալու համար, որոնք հարմարեցված են կոնկրետ կիրառությունների համար։ Յուրաքանչյուր մեթոդ պահանջում է էներգախիստ տաքացման գործընթացներ, որոնք պետք է հասնեն ռեակցիայի ջերմաստիճանների՝ բյուրեղացված SiC բյուրեղներ ձևավորելու համար, նախքան թթվային լվացումն ու չորացումը, որից հետո արտադրությունը ավարտվում է և ստանում իր վերջնական ձևը։.

Ավտոմատացում

Սիլիցիում-կարբիդի արտադրությունը սկսվում է փոշիացված կոկսի և քվարցի խառնուրդով, որին հաջորդում է գրաֆիտե միջուկի միջոցով էլեկտրական հոսանքի կիրառումը՝ այն տաքացնելու համար մինչև ստացվի մաքրված սիլիցիում-կարբիդ (SiC)։ Այս գործընթացը հայտնի է որպես Էչեսոնի գործընթաց։.

Երբ հումքային նյութերը պատրաստ են, փոշին տարբեր տեխնիկաների միջոցով վերածվում է սագգարների։ Սագգարների ձևավորումից հետո դրանք ենթարկվում են հետմշակման՝ մեխանիկական մշակում և մակերեսային ծածկույթ, որոնք ապահովում են դրանց դիմացկունությունն ու քիմիական կոռոզիայից պաշտպանվածությունը բարձր ջերմաստիճաններում։.

Սև սիլիցիում-կարբիդի փոշին օրեցօր ավելի հանրաճանաչ նյութ է դառնում քերծող արտադրանքներ, ինչպիսիք են մշակման անիվները և կտրող գործիքները, արտադրելու համար՝ իր բացառիկ կարծրության և գերազանց ջերմահաղորդականության շնորհիվ։ Բացի այդ, այս նյութը հանդիպում է էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության կիսահաղորդիչների և դիոդների արտադրական գործընթացներում, ինչպես նաև իր բարձր ջերմակայունության շնորհիվ հարմար է վառարաններում, վառարաններում, կրակայրիչներում օգտագործվող դիմացկուն նյութերի պատրաստման համար՝ շինարարական կամ մետալուրգիական արդյունաբերություններում։.

Բարձր ջերմաստիճակի մշակում

Սիլիցիումային կարբիդի փոշին առաջարկում է գերազանց մեխանիկական հատկություններ, որոնք այն դարձնում են հարմար բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունների համար։ Նրա կոշտությունն ու մաշվածության դիմադրողականությունը ապահովում են բարձր մաշվածության դիմադրություն, իսկ ջերմային կայունությունը, քիմիական դիմադրողականությունն ու էլեկտրական հաղորդունակությունը նույնպես այն դարձնում են մեծ պահանջարկ ունեցող։.

Այս նյութի արտադրությունը ներառում է սիլիկայի և կոկսի խառնուրդի տաքացումը շատ բարձր ջերմաստիճաններում հատուկ վառարանում, ինչը առաջացնում է նրանց ռեակցիաները և մեծ չափի սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղների ձևավորումը։.

Սիլիցիումի կարբիդի ձևավորումից հետո այն պետք է լվացվի՝ աղտոտիչները հեռացնելու համար, այնուհետև չորացվի տարբեր մեթոդներով, ինչպիսիք են տաք օդով, վակուումով կամ միկրոալիքային չորացումը։.

Չորացնելուց հետո սիլիցիումային կարբիդը կոտրվում, դասակարգվում, կրկին աղաղակվում և մշակվում է հատուկ կիրառությունների համար։ Վերջնական արդյունքը ինգոտ է, որը հետո կարելի է ձևավորել անհատական պահանջներին համապատասխան։ Օրինակ՝ արտադրողները այս ինգոտը օգտագործում են այրիչի նոզելներ պատրաստելու համար, որոնք հանդիսանում են վառելիքի առավելագույն ատոմացման արդյունավետություն ապահովող անբաժանելի բաղադրիչ։.

Կայունություն

Սիլիցիում-կարբիդի փոշին իր տպավորիչ հատկություններով՝ անհավանական կարծրությամբ, գերազանց ջերմահաղորդականությամբ և կոռոզիայից դիմադրողականությամբ, առանձնանում է բարդ արտադրական միջավայրերում։ Այդ պատճառով այս նյութը վաղուց օգտագործվում է աբրասիվներում և էլեկտրոնիկայի արտադրության մեջ, այդ թվում մետաղների կամ կերամիկական սալիկների կտրման և փայլեցման համար։.

Ադամանդը իր բացառիկ ամրության և սուրության շնորհիվ լայնորեն օգտագործվում է աբրազիվ արդյունաբերությունում՝ մշակման անիվներ և կտրող սկավառակներ պատրաստելու համար։ Էլեկտրոնային արտադրողները նույնպես մեծապես հենվում են դրա վրա՝ իր գերազանց ջերմահաղորդականության և մաշվածության դիմադրության հատկությունների շնորհիվ։.

Սիլիցիումային կարբիդի արտադրությունը հնարավոր է իրականացնել շրջակա միջավայրի նկատմամբ պատասխանատու կերպով՝ օգտագործելով վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ և թափոնների վերականգնման համակարգեր՝ ջերմոցային գազերի արտանետումները նվազագույնի հասցնելու համար։ Այսպիսի մոտեցումների կիրառմամբ արտադրողները կարող են նվազեցնել էներգիայի օգտագործումը և կրճատել շահագործման ծախսերը, ինչը հատկապես կարևոր է այսօր՝ էներգիայի գների աճի պայմաններում։.