Silicio karbido milteliai keičia aukštos temperatūros gamybos procesus

Silicio karbido (SiC) abrazyvai būna įvairaus grūdėtumo ir dažnai sutinkami tiek klijuojamuosiuose, tiek dengiamuosiuose abrazyvuose. Nors SiC natūraliai randama moisanito brangakmeniuose, gaminant SiC dažniausiai naudojamas Achesono procesas arba cheminio nusodinimo iš garų technologija.

Lūžtamasis ugnis, didelis šilumos laidumas ir atsparumas korozijai daro jį puikia medžiaga krosnių įdėklams, tigliams ir kitiems plieno gamybos komponentams.

Patobulinti sintezės metodai

Silicio karbidas plačiai žinomas dėl savo išskirtinio kietumo (nusileidžia tik deimantui ir kubiniam boro nitridui), didelio stiprumo, cheminio stabilumo ir atsparumo temperatūrai - dėl šių savybių jis yra pagrindinė medžiaga keramikos ir ugniai atsparių medžiagų gamyboje. Be to, silicio karbidas taip pat plačiai naudojamas didelio našumo elektronikos prietaisuose, ypač galios puslaidininkiuose, metalo oksidų puslaidininkių lauko tranzistoriuose (MOSFET) ir izoliuotųjų vartų bipoliniuose tranzistoriuose (IGBT).

Gamintojai gamina silicio karbidą kaitindami kvarcinio smėlio ir kokso mišinį itin aukštoje temperatūroje, kol dėl cheminės reakcijos, vadinamos SiC sinteze, susidaro kristalizuotos formos, vadinamos žaliuoju arba juoduoju SiC, priklausomai nuo grynumo lygio. Pagamintas SiC gali būti toliau gryninamas iki konkrečioms reikmėms pritaikyto dydžio dalelių įvairiais sintezės metodais, tokiais kaip Achesono schema, anglies terminis redukavimas ir skystųjų polimerų terminis skaidymas - kiekviename iš jų naudojami daug energijos reikalaujantys kaitinimo procesai, kurių metu turi būti pasiekta reakcijos temperatūra, kad susidarytų kristalizuoti SiC kristalai, o tada reikia plauti rūgštimi ir džiovinti, kad būtų galima užbaigti gamybą ir tada gauti galutinę formą.

Automatizavimas

Silicio karbido gamyba pradedama maišant miltelių pavidalo koksą ir kvarcą, po to per grafito šerdį tiekiama elektra ir kaitinama, kol gaunamas rafinuotas silicio karbidas (SiC) - šis procesas vadinamas Achesono procesu.

Paruošus žaliavas, milteliams paversti saggaru galima naudoti įvairius metodus. Po to, kai šie saggarai suformuojami, atliekami tolesni apdorojimo etapai, pavyzdžiui, mechaninis apdirbimas ir paviršiaus padengimas, kurie užtikrina jų ilgaamžiškumą ir atsparumą cheminei korozijai aukštesnėje temperatūroje.

Juodojo silicio karbido milteliai dėl savo išskirtinio kietumo ir didelio šilumos laidumo tampa vis populiaresne medžiaga abrazyviniams gaminiams, pavyzdžiui, šlifavimo diskams ir pjovimo įrankiams, gaminti. Be to, šią medžiagą galima rasti elektronikos pramonės puslaidininkių ir diodų gamybos procesuose, taip pat dėl jos atsparumo aukštai temperatūrai ji tinka ugniai atsparioms medžiagoms, naudojamoms krosnyse, krosnelėse, tigliuose statybos ar metalurgijos pramonėje, gaminti.

Apdorojimas aukštesnėje temperatūroje

Silicio karbido milteliai pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, todėl tinka naudoti aukštoje temperatūroje. Dėl savo kietumo ir atsparumo dilimui jis yra labai atsparus dilimui, o dėl šiluminio stabilumo, atsparumo cheminėms medžiagoms ir elektrinio laidumo taip pat yra labai paklausus.

Gaminant šią medžiagą specialioje krosnyje labai aukštoje temperatūroje kaitinamas silicio dioksido ir kokso mišinys, dėl kurio reakcijos susidaro dideli silicio karbido kristalai.

Susiformavus silicio karbidui, jis turi būti nuplaunamas, kad būtų pašalintos priemaišos, ir tik tada džiovinamas įvairiais būdais, pavyzdžiui, džiovinant karštu oru, vakuume arba mikrobangų krosnelėje.

Po džiovinimo silicio karbidas smulkinamas, rūšiuojamas, dar kartą malamas ir perdirbamas konkrečioms reikmėms. Galutinis rezultatas - luitas, kurį galima formuoti pagal individualias specifikacijas - gamintojai šį luitą naudoja, pavyzdžiui, degiklių purkštukams gaminti, kurie yra neatsiejama sudedamoji dalis, užtikrinanti didžiausią degalų išpurškimo efektyvumą.

Tvarumas

Silicio karbido milteliai išsiskiria savo įspūdingomis savybėmis, tokiomis kaip neįtikėtinas kietumas, puikus šiluminis laidumas ir atsparumas korozijai. Todėl ši medžiaga jau seniai naudojama abrazyvinių medžiagų ir elektronikos gamyboje, įskaitant metalų ar keraminių plytelių pjovimą ir poliravimą.

Deimantas dėl savo nepaprasto kietumo ir aštrumo dažniausiai naudojamas abrazyvinių medžiagų pramonėje šlifavimo diskams ir pjovimo diskams gaminti. Elektronikos gamintojai juo taip pat labai pasikliauja dėl puikių šilumos laidumo savybių ir atsparumo dilimui.

Silicio karbido gamyba gali būti vykdoma ekologiškai atsakingai, naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius ir atliekų utilizavimo sistemas, kad būtų sumažintas šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas. Taikydami tokią praktiką, gamintojai gali sumažinti energijos suvartojimą ir kartu sumažinti veiklos sąnaudas, o tai ypač aktualu šiandien, kai energijos sąnaudos didėja.