Cara Membuat Serbuk Silikon Karbida

Silikon karbida, lebih sering disebut sebagai karborundum, keras seperti berlian dan sangat tahan aus. Selain itu, sifat keramiknya membuatnya cocok untuk lingkungan suhu tinggi dan lingkungan bertegangan.

Hasil produksi proses Lely berupa bubuk yang dapat dipotong menjadi batu permata moissanite untuk digunakan sebagai batu permata, sementara produsen juga menggunakannya untuk digunakan dalam pembuatan barang-barang abrasif dan produk yang membutuhkan kekerasan.

Sumber

Silikon karbida (SiC), juga dikenal sebagai karborundum /krbnm/, adalah senyawa silikon dan karbon yang sangat keras yang terbentuk secara alami sebagai mineral moissanite dan diproduksi secara massal sebagai bahan abrasif sejak akhir abad ke-19. Mengikat SiC bersama-sama menjadi keramik keras atau mendopingnya dengan nitrogen, fosfor, berilium, atau aluminium dapat membentuk semikonduktor tipe-n atau tipe-p.

SiC industri biasanya diproduksi melalui Proses Acheson yang memanaskan pasir silika dengan sumber karbon seperti kokas minyak bumi hingga suhu tinggi dalam tungku terbuka, menghasilkan butiran berwarna hijau atau hitam, tergantung pada tingkat kemurniannya.

SiC dikenal dengan konduktivitas termal dan ketahanan terhadap korosi yang unggul. Dengan koefisien muai panas yang rendah, rasio kekuatan/kekerasan yang tinggi, stabilitas kimiawi dan kemudahan pengerjaan mesin, SiC berfungsi sebagai bahan baku utama dalam banyak aplikasi industri seperti refraktori/abrasif/keramik bermutu tinggi [16].

Pengolahan

Silikon Karbida (SiC) adalah bahan keramik teknis dengan sifat unik termasuk kelembaman kimiawi pada semua suhu, ketahanan terhadap guncangan termal, dan kemampuan sinter yang tinggi. SiC digunakan dalam berbagai aplikasi keramik teknis termasuk pembuatan perabot tanur dan peralatan penanganan cairan serta bantalan dan suku cadang. Penggunaan tambahan SiC termasuk filter partikulat diesel dan perlindungan balistik. Washington Mills menawarkan peralatan penghancur, penggiling dan pengklasifikasian yang mampu menghasilkan bahan baku yang memenuhi standar ANSI, FEPA dan JIS.

Serbuk SiC dapat bervariasi dalam ukuran butiran tergantung pada kondisi awal dan sumber karbonnya. Proses persiapan yang populer untuk sintesis SiC adalah melalui reduksi karbon-termal; ini melibatkan reaksi campuran yang mengandung satu mol SiO2 kurang dari 200 mech dengan 1,5-3 mol sumber karbon; pencucian asam, pemanasan, dan mereaksikan larutan yang dihasilkan akan menghilangkan karbon kaca yang dihasilkan.

Serbuk SiC yang dihasilkan melalui analisis kuantitatif XRD dianalisis lebih lanjut menggunakan bentuk partikel, komposisi granulometri, dan analisis permukaan spesifik. Karakteristik penting termasuk bentuk partikel, komposisi granulometrik dan permukaan spesifik. Partikel SiC biasanya menunjukkan struktur datar dan serpihan dengan substruktur cacat yang ditandai dengan kisi-kisi dislokasi di perbatasannya - karakteristik yang tidak diinginkan yang dapat berdampak negatif pada proses sintering.

Karakteristik

Silikon karbida menawarkan banyak karakteristik unik yang memungkinkannya untuk diaplikasikan di berbagai bidang industri. Khususnya, bahan ini sangat keras dengan peringkat kekerasan Mohs 9. Selain itu, bahan ini secara kimiawi lembam dan menawarkan ketahanan abrasi yang hebat, tahan panas hingga suhu tinggi dan memiliki kekuatan tarik yang baik serta koefisien sifat muai panas yang rendah - kualitas yang semuanya membuat silikon karbida cocok untuk banyak penggunaan industri.

Proses produksi silikon karbida memiliki efek yang sangat besar pada sifat dan penggunaannya. Edward Goodrich Acheson mengembangkan proses Acheson, yang melibatkan pemanasan campuran pasir kuarsa, kokas minyak bumi, dan serpihan kayu ke suhu yang sangat tinggi untuk menyebabkan reaksi kimia yang menghasilkan kristal silikon karbida - kristal ini kemudian dapat dihancurkan menjadi bubuk atau dituang menjadi batangan untuk dijual.

Serbuk abrasif ini biasanya digunakan oleh industri kedirgantaraan dan otomotif untuk mengasah dan melapisi komponen untuk mencapai dimensi yang tepat dan hasil akhir yang halus, selain itu juga digunakan dalam keramik, produksi kaca, serta produksi baja dan logam lainnya. Alter Technology menciptakan sirkuit radio dengan menggunakan bahan ini yang dapat bertahan dalam kondisi ekstrem di luar angkasa.

Aplikasi

Keramik silikon karbida adalah bahan nonoksida yang luar biasa dengan berbagai aplikasi karena kekerasannya (kekerasan Mohs> 9), kelembaman kimiawi, koefisien muai panas yang rendah, dan ketahanan terhadap panas dan benturan. Silikon karbida digunakan sebagai komponen tahan aus pada bahan abrasif atau komponen tahan aus pada komponen tahan aus pada keramik refraktori serta aplikasi semikonduktor dan kelistrikan karena sifat konduktivitas termalnya.

Untuk memproduksi SiC, produsen pertama-tama menggabungkan silika amorf dengan karbon pada suhu tinggi - biasanya kokas batu bara sebagai sumber karbon - sebelum digiling halus dan dicampur dengan sejumlah kecil bauksit untuk membentuk bentuk awal. Setelah itu, dilakukan doneping untuk doping nitrogen (SiC tipe-n) atau doping dengan doping boron, aluminium, dan galium (SiC tipe-p), tergantung pada aplikasi yang diinginkan.

Produsen kemudian memanfaatkan bentuk awal ini untuk memproduksi silikon karbida kubik melalui pengaitan melalui reaksi atau pengendapan uap kimia. Menghubungkan melalui reaksi adalah pendekatan yang lebih umum digunakan; ini melibatkan pemanasan hingga 1410 derajat Celcius dan doping dengan nitrogen atau boron untuk menghasilkan SiC tipe-n. Deposisi uap kimia membutuhkan lebih banyak energi dan peralatan untuk prosesnya; sedangkan penautan melalui reaksi membutuhkan lebih sedikit.

Serbuk SiC kelas semikonduktor konduktif dirancang untuk memenuhi kebutuhan pertumbuhan yang unik dari berbagai metode untuk menumbuhkan kristal tunggal silikon karbida konduktif tipe-n generasi ketiga. Jenis serbuk ini memiliki distribusi ukuran partikel yang optimal dengan sedikit rongga, menawarkan tingkat kemurnian produk yang melebihi 6N.