Кремний карбид порошоктору жогорку температурадагы өндүрүш процесстерин революциялап жатат

Кремний карбид (SiC) абразивдери ар кандай даана өлчөмдөрүндө болуп, байламы бар жана капталган абразивдерде кеңири колдонулат. SiC моисантит таштарынан табигый түрдө табылса да, SiC өндүрүшүнүн басымдуу бөлүгү Ачесон процесси же химиялык буу катмарлоо технологиясы аркылуу жүргүзүлөт.

Жогорку отко туруктуулук, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк жана коррозияга туруктуулук аны мешти каптоо, тигельдер жана болот эритүүчү башка компоненттер үчүн идеалдуу материал кылат.

Жакшыртылган синтез ыкмалары

Кремний карбиди өзүнүн жогорку катуулугу (алмаз жана куб бор нитридден кийин экинчи орунда), жогорку бекемдиги, химиялык туруктуулугу жана температурага туруктуулугу менен кеңири белгилүү – бул сапаттар аны керамика жана отко чыдамдуу материалдарды өндүрүүдө эң негизги материалга айлантат. Мындан тышкары, кремний карбиди жогорку натыйжалуулуктагы электрондук түзүлүштөрдө – атап айтканда кубаттуулук半 өткөргүчтөрдө, металл оксиддүү半 өткөргүч талаа эффекти транзисторлордо (MOSFET) жана изоляцияланган шлагбаумдуу биполяр транзисторлордо (IGBT) кеңири колдонулат.

Өндүрүүчүлөр кремний диоксид куму менен кокс аралашмасын өтө жогорку температурада ысытып, SiC синтези деп аталган химиялык реакция аркылуу анын тазалык деңгээлине жараша Жашыл же Кара SiC деп аталган кристаллдашкан формаларды алышат. Өндүрүлгөндөн кийин SiCти ар кандай синтез ыкмалары – Ачесон схемасы, көмүр-термикалык кычкылтектен азайтуу жана суюк полимерди термикалык декомпозициялоо – аркылуу атайын колдонмолорго ылайыкталган бөлүкчө өлчөмдөрүнө чейин дагы иштетсе болот. Ар бир ыкма энергияны көп талап кылган ысытуу процесстерин колдонуп, реакция температурасына жетип, кристаллдашкан SiC кристалдарын түзүү үчүн зарыл, андан соң кислота менен жууп, кургатуудан өткөрүп, өндүрүш аяктап, акыркы формасына келет.

Автоматташтыруу

Кремний карбидди өндүрүү кокс порошогун жана кварцты аралаштырып, андан соң графиттик өрттүк аркылуу электр тогун өткөрүп, аны тазаланган кремний карбид (SiC) пайда болгонго чейин ысытуу менен жүргүзүлөт – бул процесс Ачесон процесси деп аталат.

Чийки заттар даярдалгандан кийин порошоктон саггарларды даярдоодо ар кандай ыкмаларды колдонсо болот. Формалаштырылгандан кийин бул саггарлар механикалык иштетүү жана беттик каптоо сыяктуу кийинки иштетүү этаптарынан өтүп, жогорку температурада химиялык коррозияга туруктуулугун жана бышыктыгын камсыздайт.

Кара кремний карбид порошогу өзүнүн өзгөчө катуулугу жана жогорку жылуулук өткөргүчтүгү үчүн шлифдөөлөр жана кесүүчү шаймандар сыяктуу абразивдүү буюмдарды өндүрүүдө бара-бара популярдуу материал болуп жатат. Мындан тышкары, бул материал жарым өткөргүчтөрдү жана диоддорду өндүрүүдө колдонулуучу электроника тармагындагы өндүрүш процесстеринде кездешет, ошондой эле жогорку температурага туруктуулугу аны курулуш же металлургия тармагындагы мештерде, печтерде жана тигеуч идиштерде колдонулуучу отко чыдамдуу материалдарды даярдоого ылайыктуу кылат.

Жогорку температурада иштетүү

Кремний карбид порошогу жогорку температурада колдонууга ылайыктуу мыкты механикалык касиеттерге ээ. Анын катуулугу жана эскирүүгө туруктуулугу аны өтө эскирүүгө чыдамдуу кылса, жылуулук туруктуулугу, химиялык туруктуулугу жана электр өткөргүчтүүлүгү да аны абдан суранычтуу кылат.

Бул материалды өндүрүү кремний диоксиди менен кокстун аралашмасын атайын меште өтө жогорку температурада ысытуу жолу менен жүргүзүлөт, бул алардын реакциясын шарттап, силикон карбидинин ири кристалдары пайда болот.

Кремний карбиди түзүлгөндөн кийин, аны ар кандай ыкмалар менен, мисалы ысык абада, вакуумда же микротолкундуу меште кургатуудан мурун кирлерден арылтуу үчүн жууш керек.

Кургатылгандан кийин кремний карбид майдаланып, сорттолуп, кайрадан уюлуп, атайын колдонмолор үчүн иштетилет. Акыркы натыйжа – ингот, аны кийин жекече талаптарга ылайык формалаштырууга болот. Мисалы, өндүрүүчүлөр бул инготтон жагуучу соплолорду жасашат – күйүүчү майды максималдуу атомизациялоо эффективдүүлүгүн камсыздоодо маанилүү компонент.

Туруктуулук

Кремний карбид порошогу татаал өндүрүш шарттарында өзүнүн таң калыштуу катуулугу, мыкты жылуулук өткөрүмдүүлүгү жана коррозияга туруктуулугу менен өзгөчөлөнөт. Ошондуктан бул материал узак убакыттан бери абразивдүү материалдарда жана электроника өндүрүшүндө, анын ичинде металлдарды же керамикалык плиткаларды кесүүдө жана жылмалоодо колдонулуп келет.

Анын өзгөчө бышыктыгы жана өтө курчтугуна байланыштуу алмаз абразивдик өнөр жайда шлифдоль дисктерин жана кесүүчү дисктерди өндүрүүдө кеңири колдонулат. Электрондук өндүрүүчүлөр да анын мыкты жылуулук өткөргүч касиеттерине жана эскирүүгө туруктуулугуна байланыштуу ага чоң ишеним артышат.

Кремний карбидди өндүрүү айлана-чөйрөгө жоопкерчиликтүү мамиле менен, кайра жаралуучу энергия булактарын жана калдыктарды кайра пайдалануу системаларын колдонуп, парник газдарынын чыгарындыларын минималдаштыруу жолу менен жүргүзүлүшү мүмкүн. Мындай ыкмаларды колдонуу менен өндүрүүчүлөр энергияны пайдаланууну азайтып, эксплуатациялык чыгымдарды кыскарта алышат – бул бүгүнкү күндө энергия бааларынын өсүшү шартында өзгөчө актуалдуу.