عملية تصنيع كربيد السيليكون

بسبب المحتوى الطبيعي المنخفض ، فإن كربيد السيليكون هو في الغالب من صنع الإنسان. الطريقة الشائعة هي خلط رمل الكوارتز مع فحم الكوك ، واستخدام السيليكا وكوك البترول فيه ، وإضافة الملح ونشارة الخشب ، ووضعه في فرن كهربائي ، وتسخينه إلى درجة حرارة عالية تصل إلى حوالي 2000 درجة ، والحصول على مسحوق كربيد السيليكون الدقيق بعد مواد كيميائية مختلفة العمليات.

كربيد السيليكون (SiC) مادة كاشطة مهمة بسبب صلابتها الكبيرة ، لكن نطاق تطبيقها يتجاوز نطاق المواد الكاشطة العادية. على سبيل المثال ، مقاومة درجات الحرارة العالية والتوصيل الحراري تجعلها واحدة من مواد أثاث الأفران المفضلة للأفران النفقية أو الأفران المكوكية ، كما أن توصيلها الكهربائي يجعلها عنصر تسخين كهربائي مهم. لتحضير منتجات SiC ، فإن الخطوة الأولى هي تحضير كتل صهر SiC [أو: حبيبات SiC ، لأنها تحتوي على C وهي شديدة الصلابة ، لذلك كان يطلق على كريات SiC اسم: الصنفرة. لكن حذار: له تركيبة مختلفة عن الصنفرة الطبيعية (العقيق). في الإنتاج الصناعي ، عادةً ما تستخدم كتل صهر SiC الكوارتز ، وكوك البترول ، وما إلى ذلك كمواد خام ، ومواد مساعدة مسترجعة ومواد مستهلكة ، ويتم تحضيرها في شحنة بنسبة معقولة وحجم جسيمات مناسب من خلال الطحن والعمليات الأخرى (من أجل ضبط نفاذية الغاز للشحنة ، من الضروري إضافة كمية مناسبة من نشارة الخشب عن طريق إضافة كمية مناسبة من الملح عند تحضير كربيد السيليكون الأخضر) بدرجة حرارة عالية. إن المعدات الحرارية لتحضير كتل صهر SiC عند درجة حرارة عالية هي فرن كهربائي خاص بكربيد السيليكون ، ويتكون هيكلها من قاع الفرن ، والجدار النهائي مع أقطاب كهربائية على السطح الداخلي ، والجدار الجانبي القابل للفصل ، وجسم الفرن الأساسي (ممتلئ) الاسم: جسم التسخين النشط في وسط الفرن الكهربائي ، ويتكون بشكل عام من مسحوق الجرافيت أو فحم الكوك البترولي المركب في مركز الشحنة وفقًا لشكل وحجم معينين ، دائريًا أو مستطيلًا بشكل عام. ) وهلم جرا. تُعرف طريقة الحرق التي يستخدمها الفرن الكهربائي عمومًا باسم: إطلاق مسحوق مدفون. بمجرد تنشيطه ، يبدأ التسخين. تبلغ درجة حرارة جسم الفرن حوالي 2500 درجة أو أعلى (2600-2700 درجة). عندما تصل الشحنة إلى 1450 درجة ، يبدأ تصنيع SiC (لكن SiC يتكون أساسًا عند درجة أكبر من أو تساوي 1800 درجة) ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، سوف تتحلل SiC عندما تكون أكبر من أو تساوي 2600 درجة ، ولكن Si المتحللة ستشكل SiC مع C في الشحنة. تم تجهيز كل مجموعة من الأفران الكهربائية بمجموعة من المحولات ، ولكن يتم تزويد فرن كهربائي واحد فقط بالطاقة أثناء الإنتاج ، وذلك لضبط الجهد وفقًا لخصائص الحمل الكهربائي للحفاظ على الطاقة الثابتة بشكل أساسي. يحتاج الفرن الكهربائي عالي الطاقة إلى التسخين لمدة 24 ساعة تقريبًا. بعد فترة من التبريد ، يمكن إزالة الجدران الجانبية ، ثم إزالة الشحنة تدريجياً.

تكون الشحنة بعد التكليس بدرجة حرارة عالية من الخارج إلى الداخل: مادة غير متفاعلة (في الفرن للحفاظ على الحرارة) ، أوكسي كربيد السيليكون (مادة شبه متفاعلة ، المكونات الرئيسية هي C و SiO) ، طبقة لاصقة (مرتبطة بإحكام شديد). طبقة مادية ، والمكونات الرئيسية هي C و SiO2 و 40 بالمائة -60 بالمائة كربيد كربيد وكربونات الحديد والألومنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم) والطبقة غير المتبلورة (المكون الرئيسي 70 بالمائة -90 بالمائة SiC و إنه كربيد مكعب أي ، -sic ، الباقي عبارة عن كربونات C ، SiO2 و Fe ، A1 ، Ca ، Mg) ، طبقة SiC من الدرجة الثانية (المكون الرئيسي 90 بالمائة إلى 95 بالمائة SiC ، هذه الطبقة شكلت سداسية SiC ، لكن البلور صغير نسبيًا. صغير ، هش جدًا ، لا يمكن استخدامه كمادة كاشطة) ، SiC من الدرجة الأولى ((محتوى SiC<96%, and="" is="" hexagonal="" sic,="" i.e.,="" a="" coarse="" crystal="" of="" sic),="" furnace="" core="" graphite.="" in="" the="" above-mentioned="" layers,="" usually="" untreated="" the="" reaction="" material="" and="" a="" part="" of="" the="" silicon="" oxycarbide="" layer="" material="" are="" collected="" as="" spent="" materials,="" and="" another="" part="" of="" the="" silicon="" oxycarbide="" layer="" is="" collected="" together="" with="" the="" amorphous="" material,="" secondary="" products,="" and="" part="" of="" the="" binder="" as="" the="" return="" material,="" while="" some="" are="" tightly="" bonded="" and="" lumpy.="" the="" binders="" with="" high="" degree="" and="" many="" impurities="" are="" discarded,="" while="" the="" first-grade="" products="" are="" classified,="" coarsely="" crushed,="" finely="" crushed,="" chemically="" treated,="" dried="" and="" sieved,="" and="" magnetically="" separated="" into="" black="" or="" green="" sic="" particles="" of="" various="" particle="" sizes.="" to="" make="" silicon="" carbide="" micropowder,="" it="" has="" to="" go="" through="" the="" water="" selection="" process;="" to="" make="" silicon="" carbide="" products,="" it="" has="" to="" go="" through="" the="" process="" of="" forming="" and="">