عملية تصنيع كربيد السيليكون

نظرًا لانخفاض محتواه الطبيعي، فإن كربيد السيليكون غالبًا ما يكون من صنع الإنسان-. الطريقة الشائعة هي خلط رمل الكوارتز مع فحم الكوك، واستخدام السيليكا وفحم الكوك البترولي فيه، وإضافة الملح ونشارة الخشب، ووضعه في فرن كهربائي، وتسخينه إلى درجة حرارة عالية تبلغ حوالي 2000 درجة، والحصول على مسحوق دقيق من كربيد السيليكون بعد عمليات كيميائية مختلفة.

يعتبر كربيد السيليكون (SiC) مادة كاشطة مهمة بسبب صلابته الكبيرة، ولكن نطاق تطبيقه يتجاوز نطاق المواد الكاشطة العادية. على سبيل المثال، مقاومتها لدرجات الحرارة العالية وموصليتها الحرارية تجعلها واحدة من مواد أثاث الفرن المفضلة لأفران النفق أو الأفران المكوكية، وموصليتها الكهربائية تجعلها عنصر تسخين كهربائي مهم. لتحضير منتجات SiC، الخطوة الأولى هي تحضير كتل صهر SiC [أو: كريات SiC، لأنها تحتوي على C وهي شديدة الصلابة، لذلك كانت كريات SiC تسمى: الصنفرة. لكن احذر: فهو ذو تركيبة مختلفة عن الصنفرة الطبيعية (العقيق). في الإنتاج الصناعي، تستخدم كتل صهر SiC عادةً الكوارتز وفحم الكوك وما إلى ذلك كمواد خام ومواد مستردة مساعدة ومواد مستهلكة، ويتم تحضيرها إلى شحنة بنسبة معقولة وحجم جسيم مناسب من خلال الطحن والعمليات الأخرى (من أجل ضبط نفاذية الغاز للشحنة، من الضروري إضافة كمية مناسبة من نشارة الخشب التي يتم تحضيرها عن طريق إضافة كمية مناسبة من الملح عند تحضير كربيد السيليكون الأخضر) بواسطة درجة حرارة عالية. المعدات الحرارية لإعداد كتل صهر SiC عند درجة حرارة عالية عبارة عن فرن كهربائي خاص من كربيد السيليكون، ويتكون هيكله من قاع الفرن، والجدار النهائي مع أقطاب كهربائية على السطح الداخلي، والجدار الجانبي القابل للفصل، وجسم قلب الفرن (الاسم الكامل: جسم التسخين النشط في وسط الفرن الكهربائي، بشكل عام يتكون من مسحوق الجرافيت أو فحم الكوك المثبت في مركز الشحنة وفقًا لشكل وحجم معين، بشكل عام دائري أو مستطيل. طرفيه هما متصلة بأقطاب كهربائية) وما إلى ذلك. تُعرف طريقة الحرق المستخدمة في الفرن الكهربائي باسم: حرق المسحوق المدفون. بمجرد تنشيطه، يبدأ التسخين. تبلغ درجة حرارة جسم قلب الفرن حوالي 2500 درجة، أو حتى أعلى (2600-2700 درجة). عندما تصل الشحنة إلى 1450 درجة، يبدأ تصنيع SiC (ولكن يتم تشكيل SiC بشكل أساسي عند درجة حرارة أكبر من أو تساوي 1800 درجة)، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، سوف يتحلل SiC عندما تكون درجة الحرارة أكبر من أو تساوي 2600 درجة، ولكن Si المتحلل سيشكل SiC مع C في الشحنة. تم تجهيز كل مجموعة من الأفران الكهربائية بمجموعة من المحولات، ولكن فرن كهربائي واحد فقط يتم تزويده 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. وبعد فترة من التبريد يمكن إزالة الجدران الجانبية ومن ثم يتم إزالة الشحنة تدريجياً.

يتم الشحن 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 وSiO)، طبقة لاصقة (مرتبطة بإحكام شديد). طبقة المادة، المكونات الرئيسية هي C، SiO2، 40%-60% SiC وكربونات Fe، Al، Ca، Mg)، طبقة غير متبلورة (المكون الرئيسي هو 70%-90% SiC، وهو مكعب SiC أي -كذا، والباقي عبارة عن كربونات من C، SiO2 وFe، A1، Ca، Mg)، طبقة SiC من الدرجة الثانية (المكون الرئيسي هو 90% إلى 95% SiC، شكلت هذه الطبقة SiC سداسية، لكن البلورة صغيرة نسبيًا، وهشة جدًا، ولا يمكن استخدامها كمادة كاشطة)، 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℃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 sintering.