탄화규소 분말을 만드는 방법

일반적으로 카보룬듐이라고도 불리는 실리콘 카바이드는 다이아몬드처럼 단단하고 내마모성이 뛰어납니다. 또한 세라믹 특성으로 인해 고온 환경과 전압 환경에 적합합니다.

라이리 공정으로 생산된 모이사나이트 원석은 파우더 형태로 가공되어 보석으로 사용할 수 있으며, 제조업체에서는 연마재 및 경도가 필요한 제품을 제조하는 데 사용하기도 합니다.

출처

탄화규소(SiC)는 카보룬듐 /krbnm/이라고도 하며 실리콘과 탄소의 매우 단단한 화합물로, 19세기 후반부터 광물 모이사나이트에서 자연적으로 형성되어 연마재로 대량 생산되고 있습니다. SiC를 단단한 세라믹으로 결합하거나 질소, 인, 베릴륨 또는 알루미늄으로 도핑하면 n형 또는 p형 반도체를 만들 수 있습니다.

산업용 SiC는 일반적으로 석유 코크스와 같은 탄소 공급원과 함께 실리카 모래를 용광로에서 고온으로 가열하여 순도에 따라 녹색 또는 검은색 입자를 생성하는 Acheson 공정을 통해 생산됩니다.

SiC는 우수한 열전도율과 내식성으로 잘 알려져 있습니다. 낮은 열팽창 계수, 높은 강도/경도 비율, 화학적 안정성 및 가공 용이성으로 고급 내화물/연마재/세라믹과 같은 많은 산업 응용 분야에서 주요 원료로 사용됩니다[16].

처리

실리콘 카바이드(SiC)는 모든 온도에서 화학적 불활성, 열충격 저항성, 높은 소결성 등 고유한 특성을 지닌 기술 세라믹 소재입니다. SiC는 가마 가구 및 유체 취급 장비, 베어링 및 마모 부품 제조를 비롯한 다양한 기술 세라믹 응용 분야에 사용됩니다. 그 외에도 디젤 미립자 필터와 탄도 보호용 등 다양한 용도로 사용됩니다. 워싱턴 밀스는 ANSI, FEPA 및 JIS 표준을 충족하는 원료를 생산할 수 있는 파쇄, 연삭 및 분류 장비를 제공합니다.

SiC 분말은 초기 상태와 탄소 공급원에 따라 입자 크기가 달라질 수 있습니다. SiC 합성을 위해 널리 사용되는 준비 공정은 탄소 열 환원을 통한 것으로, 1몰 미만의 SiO2를 포함하는 혼합물을 1.5~3몰의 탄소원과 반응시키고 산 침출, 가열 및 결과 용액을 반응시켜 유리 탄소가 생성되지 않도록 하는 것입니다.

XRD 정량 분석을 통해 생산된 SiC 분말은 입자 모양, 입도 측정 및 특정 표면 분석을 사용하여 추가로 분석합니다. 중요한 특성으로는 입자 모양, 입도 구성 및 비표면이 있습니다. SiC 입자는 일반적으로 소결 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 바람직하지 않은 특성인 경계면의 전위 격자를 특징으로 하는 결함 있는 하부 구조를 가진 평평하고 쪼개진 구조를 나타냅니다.

특성

실리콘 카바이드는 다양한 산업 분야에 적용될 수 있는 여러 가지 고유한 특성을 제공합니다. 특히 탄화규소는 모스 경도 등급이 9로 매우 단단합니다. 또한 이 소재는 화학적으로 불활성이며 내마모성, 고온에서의 내열성, 우수한 인장 강도 및 낮은 열팽창 계수 특성 등 다양한 산업 분야에 적합한 특성을 지니고 있어 탄화규소를 다양한 용도로 활용할 수 있습니다.

실리콘 카바이드 생산 공정은 그 특성과 용도에 막대한 영향을 미칩니다. 에드워드 굿리치 애치슨은 석영 모래, 석유 코크스, 나무 조각의 혼합물을 초고온으로 가열하여 화학 반응을 일으켜 실리콘 카바이드 결정을 생성하는 애치슨 공정을 개발했으며, 이 결정은 분말로 분쇄하거나 주조하여 판매용 잉곳으로 만들 수 있습니다.

이 연마 분말은 항공우주 및 자동차 산업에서 부품을 연마하고 래핑하여 정확한 치수와 매끄러운 마감을 얻기 위해 일반적으로 사용되며 세라믹, 유리 생산, 철강 및 기타 금속 생산에도 사용됩니다. 얼터 테크놀로지는 이 소재를 사용하여 우주의 극한 환경에서도 견딜 수 있는 무선 회로를 만들었습니다.

애플리케이션

실리콘 카바이드 세라믹은 경도(모스 경도 > 9), 화학적 불활성, 낮은 열팽창 계수, 열과 충격에 대한 저항성으로 인해 다양한 용도로 사용되는 뛰어난 비산화물 소재입니다. 실리콘 카바이드는 연마재의 내마모성 부품이나 내마모성 부품 내화물 세라믹의 내마모성 부품으로 사용되며 열 전도성 특성으로 인해 반도체 및 전기 응용 분야에서도 사용됩니다.

SiC를 생산하기 위해 제조업체는 먼저 비정질 실리카를 고온에서 탄소(일반적으로 석탄 코크스)와 결합한 다음 소량의 보크사이트와 잘게 분쇄하고 혼합하여 프리폼을 형성합니다. 프리폼이 완성되면 원하는 용도에 따라 질소 도핑(n형 SiC) 또는 붕소, 알루미늄, 갈륨 도핑(p형 SiC)으로 도핑을 진행합니다.

그런 다음 제조업체는 이 프리폼을 활용하여 반응에 의한 연결 또는 화학 기상 증착을 통해 입방형 실리콘 카바이드를 생산합니다. 반응에 의한 연결은 가장 일반적으로 사용되는 방법으로, 1410℃까지 가열하고 질소 또는 붕소를 도핑하여 n형 SiC를 생산하는 방식입니다. 화학 기상 증착은 공정에 훨씬 더 많은 에너지와 장비가 필요하지만 반응에 의한 연결은 훨씬 적은 에너지와 장비가 필요합니다.

전도성 반도체 등급 SiC 분말은 3세대 n형 전도성 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키기 위한 다양한 방법의 고유한 성장 요구를 충족하도록 설계되었습니다. 이 유형의 분말은 공극이 거의 없는 최적의 입자 크기 분포를 가지며 6N 이상의 제품 순도 수준을 제공합니다.