Silisyum Karbür Tozları Nasıl Yapılır

Daha yaygın olarak karborundum olarak adlandırılan silisyum karbür, elmas gibi serttir ve aşınmaya karşı oldukça dayanıklıdır. Ayrıca, seramik özellikleri onu yüksek sıcaklık ortamları ve gerilim ortamları için uygun hale getirir.

Lely prosesiyle yapılan üretim, değerli taş olarak kullanılmak üzere mozanit değerli taşlar halinde kesilebilen toz formunda sonuçlanırken, üreticiler aynı zamanda aşındırıcı ürünlerin ve sertlik gerektiren ürünlerin imalatında da kullanmaktadır.

Kaynaklar

Karborundum /krbnm/ olarak da bilinen silisyum karbür (SiC), doğal olarak mozanit minerali olarak oluşan ve 19. yüzyılın sonlarından beri aşındırıcı olarak üretilen son derece sert bir silikon ve karbon bileşiğidir. SiC'nin sert seramikler halinde birbirine bağlanması veya azot, fosfor, berilyum veya alüminyum ile katkılanması n veya p tipi yarı iletkenler oluşturabilir.

Endüstriyel SiC tipik olarak silika kumunun petrol kok kömürü gibi karbon kaynakları ile açık bir fırında yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı Acheson Süreci ile üretilir ve saflık seviyelerine bağlı olarak yeşil veya siyah renkli taneler elde edilir.

SiC, üstün termal iletkenliği ve korozyon direnci ile bilinir. Düşük termal genleşme katsayısı, yüksek mukavemet/sertlik oranı, kimyasal kararlılığı ve kolay işlenebilirliği ile yüksek dereceli refrakterler/aşındırıcılar/seramikler gibi birçok endüstriyel uygulamada ana hammadde olarak hizmet vermektedir [16].

İşleme

Silisyum Karbür (SiC), tüm sıcaklıklarda kimyasal inertlik, termal şok direnci ve yüksek sinterlenebilirlik gibi benzersiz özelliklere sahip teknik bir seramik malzemedir. SiC, fırın mobilyaları ve sıvı taşıma ekipmanlarının yanı sıra rulmanlar ve aşınma parçalarının üretimi de dahil olmak üzere çeşitli teknik seramik uygulamalarında kullanılır. SiC'nin diğer kullanım alanları arasında dizel partikül filtreleri ve balistik koruma yer almaktadır. Washington Mills, ANSI, FEPA ve JIS standartlarını karşılayan hammaddeler üretebilen kırma, öğütme ve sınıflandırma ekipmanları sunmaktadır.

SiC tozları, ilk durumlarına ve karbon kaynağına bağlı olarak tane boyutunda değişiklik gösterebilir. SiC sentezi için popüler bir hazırlama süreci karbon-termal indirgemedir; bu, 200 mech'den daha az bir mol SiO2 içeren bir karışımın 1,5-3 mol karbon kaynağı ile reaksiyona sokulmasını içerir; asit liçi, ısıtma ve elde edilen çözeltinin reaksiyona sokulması cam karbonun üretilmesini ortadan kaldıracaktır.

XRD kantitatif analizi ile üretilen SiC tozları, partikül şekli, granülometrik kompozisyon ve spesifik yüzey analizi kullanılarak daha fazla analiz edilir. Önemli özellikler arasında partikül şekli, granülometrik bileşim ve spesifik yüzey bulunmaktadır. SiC partikülleri tipik olarak sınırlarında dislokasyon ızgaraları ile karakterize edilen kusurlu alt yapılara sahip düz, kıymıklı yapılar sergiler - bu, sinterleme süreçlerini olumsuz etkileyebilecek istenmeyen bir özelliktir.

Özellikler

Silisyum karbür, çeşitli endüstriyel alanlarda uygulanmasına olanak tanıyan birçok benzersiz özellik sunar. Özellikle, 9 Mohs sertlik derecesi ile son derece serttir. Ayrıca, bu malzeme kimyasal olarak inerttir ve mükemmel aşınma direnci, yüksek sıcaklıklara kadar ısı direnci sunar ve iyi gerilme mukavemeti ve düşük termal genleşme katsayısı özelliklerine sahiptir - hepsi de silisyum karbürü birçok endüstriyel kullanım için uygun hale getiren niteliklerdir.

Silisyum karbür üretim süreçleri, özellikleri ve kullanım alanları üzerinde muazzam bir etkiye sahiptir. Edward Goodrich Acheson, silisyum karbür kristalleri üreten kimyasal reaksiyonlara neden olmak için kuvars kumu, petrol kok kömürü ve talaş karışımının aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtılmasını içeren Acheson sürecini geliştirmiştir - bu kristaller daha sonra toz haline getirilebilir veya satılmak üzere külçeler halinde dökülebilir.

Bu aşındırıcı toz, havacılık ve otomotiv endüstrileri tarafından hassas boyutlar ve pürüzsüz yüzeyler elde etmek için parçaların honlanması ve alıştırılması için yaygın olarak kullanılırken, aynı zamanda seramik, cam üretimi ve çelik ve diğer metallerin üretiminde de kullanım alanı bulmaktadır. Alter Technology, bu malzemeyi kullanarak uzayın aşırı koşullarına dayanabilen bir radyo devresi oluşturdu.

Uygulamalar

Silisyum karbür seramik, sertliği (Mohs sertliği > 9), kimyasal inertliği, düşük termal genleşme katsayısı ve hem ısıya hem de darbeye karşı direnci nedeniyle çeşitli uygulamalara sahip olağanüstü bir oksit olmayan malzemedir. Silisyum karbür, termal iletkenlik özellikleri nedeniyle yarı iletken ve elektrik uygulamalarının yanı sıra aşındırıcılarda aşınmaya dayanıklı parçalar veya aşınmaya dayanıklı parçalar refrakter seramiklerde aşınmaya dayanıklı parçalar olarak kullanım alanı bulur.

SiC üretmek için, üreticiler önce amorf silika ile karbonu yüksek sıcaklıklarda birleştirir - tipik olarak karbon kaynağı olarak kömür kok kömürü - daha sonra ince öğütme ve az miktarda boksit ile karıştırarak bir ön kalıp oluştururlar. İstenen uygulamaya bağlı olarak azot katkısı (n-tipi SiC) veya bor, alüminyum ve galyum katkısı (p-tipi SiC) için bir kez doneping gerçekleşir.

Üreticiler daha sonra bu preformu reaksiyonla bağlama veya kimyasal buhar biriktirme yoluyla kübik silisyum karbür üretmek için kullanırlar. Reaksiyon yoluyla bağlama daha yaygın olarak kullanılan yaklaşımdır; bu, 1410 degC'ye kadar ısıtmayı ve n-tipi SiC üretmek için nitrojen veya bor ile katkılamayı içerir. Kimyasal buhar biriktirme işlemi için önemli ölçüde daha fazla enerji ve ekipman gerekir; reaksiyonla bağlama ise çok daha azını gerektirir.

İletken yarı iletken sınıfı SiC tozu, üçüncü nesil n-tipi iletken silisyum karbür tek kristalleri büyütmek için çeşitli yöntemlerin benzersiz büyüme ihtiyaçlarını karşılamak üzere tasarlanmıştır. Bu toz türü, az sayıda boşlukla optimum partikül boyutu dağılımına sahiptir ve 6N'yi aşan ürün saflık seviyeleri sunar.