सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकका लागि विशेष तयारी प्रविधिहरू

सिलिकन कार्बाइड (SiC) सिरेमिकसामग्रीहरूमा उच्च-तापमान शक्ति, बलियो अक्सीकरण प्रतिरोध, उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध, थर्मल स्थिरता, कम थर्मल विस्तार गुणांक, उच्च थर्मल चालकता, उच्च कठोरता, थर्मल झटका प्रतिरोध, र रासायनिक जंग प्रतिरोध सहित उत्कृष्ट गुणहरूको दायरा छ। यी विशेषताहरूले SiC सिरेमिकलाई विभिन्न क्षेत्रहरू जस्तै अटोमोटिभ, मेकानिकल र रासायनिक उद्योगहरू, वातावरणीय संरक्षण, अन्तरिक्ष प्रविधि, सूचना इलेक्ट्रोनिक्स, र ऊर्जामा लागू हुन्छ।SiC सिरेमिकतिनीहरूको उत्कृष्ट प्रदर्शनको कारण धेरै औद्योगिक क्षेत्रहरूमा एक अपरिवर्तनीय संरचनात्मक सिरेमिक सामग्री बनेको छ।

संरचनात्मक विशेषताहरू के हुन् जसले बढाउँछSiC सिरेमिक?

को उच्च गुणहरूSiC सिरेमिकतिनीहरूको अद्वितीय संरचनासँग नजिकको सम्बन्ध छ। SiC धेरै बलियो सहसंयोजक बन्धन भएको यौगिक हो, जहाँ Si-C बन्डको आयनिक चरित्र मात्र 12% हो। यसले उच्च शक्ति र ठूलो लोचदार मोड्युलसको परिणाम दिन्छ, उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध प्रदान गर्दछ। शुद्ध SiC एसिड समाधानहरू जस्तै HCl, HNO3, H2SO4, वा HF, न त NaOH जस्ता क्षारीय समाधानहरूद्वारा क्षयीकृत हुँदैन। जब यो हावामा तताउँदा अक्सिडाइज हुन्छ, सतहमा SiO2 तहको गठनले थप अक्सिजन प्रसारलाई रोक्छ, यसैले अक्सीकरण दर कम राख्छ। थप रूपमा, SiC ले अर्धचालक गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ, राम्रो विद्युतीय चालकताको साथ जब थोरै मात्रामा अशुद्धताहरू प्रस्तुत गरिन्छ, र उत्कृष्ट थर्मल चालकता।

SiC को विभिन्न क्रिस्टल रूपहरूले यसको गुणहरूलाई कसरी असर गर्छ?

SiC दुई मुख्य क्रिस्टल रूपहरूमा अवस्थित छ: α र β। β-SiC सँग क्यूबिक क्रिस्टल संरचना छ, जसमा Si र C अनुहार केन्द्रित क्यूबिक जालीहरू बनाउँछ। α-SiC 4H, 15R, र 6H सहित 100 भन्दा बढी पोलिटाइपहरूमा अवस्थित छ, जसमा 6H सबैभन्दा धेरै औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ। यी पोलिटाइपहरूको स्थिरता तापमान अनुसार भिन्न हुन्छ। 1600°C तल, SiC β फारममा अवस्थित हुन्छ, जबकि 1600°C माथि, β-SiC बिस्तारै विभिन्न α-SiC पोलिटाइपहरूमा रूपान्तरण हुन्छ। उदाहरणका लागि, 4H-SiC 2000°C को वरिपरि बनाउँछ, जबकि 15R र 6H पोलिटाइपहरूलाई सजिलै बन्नको लागि 2100°C भन्दा माथिको तापक्रम चाहिन्छ। 6H पोलिटाइप 2200 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि पनि स्थिर रहन्छ। यी पोलिटाइपहरू बीचको मुक्त ऊर्जामा सानो भिन्नताको अर्थ साना अशुद्धताहरूले पनि तिनीहरूको थर्मल स्थिरता सम्बन्धलाई परिवर्तन गर्न सक्छ।

SiC पाउडर उत्पादन गर्ने प्रविधिहरू के हुन्?

कच्चा मालको प्रारम्भिक अवस्थाको आधारमा SiC पाउडरको तयारीलाई ठोस-चरण संश्लेषण र तरल-चरण संश्लेषणमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ।

ठोस-चरण संश्लेषणमा संलग्न विधिहरू के हुन्? 

ठोस-चरण संश्लेषणमा मुख्य रूपमा कार्बोथर्मल कमी र प्रत्यक्ष सिलिकन-कार्बन प्रतिक्रियाहरू समावेश छन्। कार्बोथर्मल घटाउने विधिले Acheson प्रक्रिया, ठाडो भट्टी विधि, र उच्च-तापमान रोटरी फर्नेस विधि समावेश गर्दछ। Acheson प्रक्रिया, Acheson द्वारा आविष्कार गरिएको, उच्च तापमान र बलियो बिजुली क्षेत्र अन्तर्गत इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया द्वारा संचालित, Acheson इलेक्ट्रिक फर्नेस मा कार्बन द्वारा क्वार्ट्ज बालुवा मा सिलिका को कमी शामिल छ। यो विधि, एक शताब्दी भन्दा बढी फैलिएको औद्योगिक उत्पादनको इतिहासको साथ, अपेक्षाकृत मोटे SiC कणहरू उत्पादन गर्दछ र उच्च ऊर्जा खपत छ, जसमध्ये धेरै गर्मीको रूपमा हराइन्छ।

1970 को दशकमा, Acheson प्रक्रियामा सुधारहरूले 1980 मा विकासहरू निम्त्यायो, जस्तै ठाडो भट्टीहरू र β-SiC पाउडर संश्लेषणको लागि उच्च-तापमान रोटरी फर्नेसहरू, 1990s मा थप प्रगतिहरू संग। Ohsaki et al। SiO2 र Si पाउडरको मिश्रणलाई तताउँदा निस्किएको SiO ग्यासले सक्रिय कार्बनसँग प्रतिक्रिया गर्छ, बढेको तापक्रम र विस्तारित होल्डिङ समयले पाउडरको विशिष्ट सतह क्षेत्रलाई घटाएर थप SiO ग्यास निस्कन्छ। प्रत्यक्ष सिलिकन-कार्बन प्रतिक्रिया विधि, आत्म-प्रसार उच्च-तापमान संश्लेषण को एक आवेदन, एक बाह्य गर्मी स्रोत संग reactant शरीर प्रज्वलन र प्रक्रिया को निरन्तरता को लागि संश्लेषण को समयमा जारी रासायनिक प्रतिक्रिया गर्मी को उपयोग शामिल छ। यस विधिमा कम ऊर्जा खपत, सरल उपकरण र प्रक्रियाहरू, र उच्च उत्पादकता छ, यद्यपि प्रतिक्रिया नियन्त्रण गर्न गाह्रो छ। सिलिकन र कार्बन बीचको कमजोर एक्जोथर्मिक प्रतिक्रियाले यसलाई कोठाको तापक्रममा प्रज्वलित गर्न र टिकाउन चुनौतीपूर्ण बनाउँछ, अतिरिक्त ऊर्जा स्रोतहरू जस्तै रासायनिक भट्टीहरू, प्रत्यक्ष प्रवाह, पूर्व तताउने, वा सहायक विद्युत क्षेत्रहरू आवश्यक पर्दछ।

तरल-चरण विधिहरू प्रयोग गरेर SiC पाउडर कसरी संश्लेषित गरिन्छ? 

तरल-चरण संश्लेषण विधिहरूमा सोल-जेल र पोलिमर विघटन प्रविधिहरू समावेश छन्। Ewell et al। पहिले सोल-जेल विधि प्रस्तावित गरियो, जुन पछि सन् १९५२ मा सिरेमिक तयारीमा लागू गरिएको थियो। यो विधिले अल्कोक्साइड पूर्ववर्तीहरू तयार गर्न तरल रासायनिक अभिकर्मकहरू प्रयोग गर्दछ, जसलाई कम तापक्रममा घुलनशील घोल बनाइन्छ। उपयुक्त जेलिङ एजेन्टहरू थपेर, अल्कोक्साइडले स्थिर सोल प्रणाली बनाउन हाइड्रोलिसिस र पोलिमराइजेशनबाट गुज्र्छ। लामो समयसम्म उभिएर वा सुकेपछि, Si र C आणविक स्तरमा समान रूपमा मिसिन्छन्। यस मिश्रणलाई 1460-1600 डिग्री सेल्सियसमा तताउँदा राम्रो SiC पाउडर उत्पादन गर्न कार्बोथर्मल रिडक्शन प्रतिक्रिया उत्पन्न हुन्छ। सोल-जेल प्रशोधनको क्रममा नियन्त्रण गर्न प्रमुख मापदण्डहरूमा समाधान pH, एकाग्रता, प्रतिक्रिया तापमान, र समय समावेश छ। यस विधिले विभिन्न ट्रेस कम्पोनेन्टहरूको एकरूपता थप्न सुविधा दिन्छ तर अवशिष्ट हाइड्रोक्सिल र स्वास्थ्यका लागि हानिकारक जैविक विलायकहरू, उच्च कच्चा माल लागत, र प्रशोधनको क्रममा महत्त्वपूर्ण संकुचन जस्ता कमजोरीहरू छन्।

कार्बनिक पोलिमरहरूको उच्च-तापमान विघटन SiC उत्पादनको लागि अर्को प्रभावकारी विधि हो:

तताउने जेल पोलिसिलोक्सेनलाई साना मोनोमरहरूमा विघटन गर्न, अन्ततः SiO2 र C बनाउँछ, जसले त्यसपछि SiC पाउडर उत्पादन गर्न कार्बोथर्मल कमी पार्छ।

पोलीकार्बोसिलेनहरूलाई तताएर साना मोनोमरहरूमा विघटन गर्न, एउटा फ्रेमवर्क बनाउँछ जुन अन्ततः SiC पाउडरमा परिणत हुन्छ। भर्खरको सोल-जेल प्रविधिहरूले SiO2- आधारित सोल/जेल सामग्रीको उत्पादनलाई सक्षम बनाएको छ, जेल भित्र सिन्टेरिंग र कडा additives को एकसमान वितरण सुनिश्चित गर्दै, जसले उच्च-प्रदर्शन SiC सिरेमिक पाउडरहरूको गठनलाई सुविधा दिन्छ।

किन प्रेशरलेस सिंटरिङलाई एक आशाजनक प्रविधि मानिन्छSiC सिरेमिक?

दबाब रहित सिंटरिंग को लागी एक उच्च आशाजनक विधि को रूप मा मानिन्छsintering SiC। sintering संयन्त्र मा निर्भर गर्दछ, यो ठोस-चरण sintering र तरल-चरण sintering मा विभाजित गर्न सकिन्छ। S. Proehazka ले अल्ट्रा-फाइन β-SiC पाउडर (2% भन्दा कम अक्सिजन सामग्री सहित) मा B र C को उपयुक्त मात्रा थपेर र सामान्य दबाबमा 2020 ° C मा सिंटरिङ गरेर SiC सिन्टेड शरीरहरूको लागि 98% भन्दा माथिको सापेक्षिक घनत्व हासिल गर्यो। A. मुल्ला आदि। 1850-1950 °C मा sinter 0.5μm β-SiC (कण सतहमा SiO2 को थोरै मात्रामा) मा additives को रूपमा Al2O3 र Y2O3 प्रयोग गरियो, सैद्धान्तिक घनत्वको 95% भन्दा बढी सापेक्ष घनत्व र औसतको साथ राम्रो दाना प्राप्त गर्दै। 1.5μm को आकार।

तातो प्रेस सिन्टरिङ कसरी बढाउँछSiC सिरेमिक?

नाडेउले औंल्याए कि शुद्ध SiC लाई कुनै पनि सिन्टेरिङ एड्स बिना अत्यधिक उच्च तापक्रममा मात्र घना रूपमा सिन्टर गर्न सकिन्छ, जसले धेरैलाई तातो प्रेस सिन्टरिङ अन्वेषण गर्न प्रेरित गर्छ। धेरै अध्ययनहरूले SiC को घनत्वमा B, Al, Ni, Fe, Cr, र अन्य धातुहरू थप्ने प्रभावहरूको जाँच गरेको छ, Al र Fe तातो प्रेस सिन्टरिङलाई बढावा दिनको लागि सबैभन्दा प्रभावकारी पाइन्छ। F.F Lange ले Al2O3 को फरक मात्राको साथ तातो प्रेस-सिन्टेर्ड SiC को प्रदर्शनको अनुसन्धान गर्‍यो, विघटन-पुनरावृत्ति संयन्त्रलाई घनत्वको श्रेय दिँदै। यद्यपि, तातो प्रेस सिन्टरिङले साधारण आकारको SiC कम्पोनेन्टहरू मात्र उत्पादन गर्न सक्छ, र एकल सिंटरिङ प्रक्रियामा उत्पादन मात्रा सीमित छ, यसले औद्योगिक उत्पादनको लागि कम उपयुक्त बनाउँछ।

SiC को लागी प्रतिक्रिया सिंटरिंग को लाभ र सीमाहरु के हो?

प्रतिक्रिया-sintered SiCसेल्फ-बन्डेड SiC को रूपमा पनि चिनिन्छ, यसमा ग्यास वा तरल चरणहरूमा द्रव्यमान बढाउन, पोरोसिटी कम गर्न, र यसलाई बलियो, आयामी रूपमा सही उत्पादनमा सिन्टर गर्नको लागि छिद्रयुक्त हरियो शरीरमा प्रतिक्रिया समावेश हुन्छ। प्रक्रियामा α-SiC पाउडर र ग्रेफाइटलाई एक निश्चित अनुपातमा मिलाएर, लगभग 1650 डिग्री सेल्सियसमा तताउने, र पग्लिएको Si वा ग्यासयुक्त Siको साथ हरियो शरीरमा घुसपैठ गर्ने, जसले ग्रेफाइटसँग प्रतिक्रिया गरेर β-SiC बनाउँछ, अवस्थित α-SiC लाई बाँध्छ। कणहरू। पूर्ण Si घुसपैठले पूर्ण रूपमा घना, आयामी रूपमा स्थिर प्रतिक्रिया-सिंटर गरिएको शरीरमा परिणाम दिन्छ। अन्य sintering विधिहरूको तुलनामा, प्रतिक्रिया sintering मा घनत्व को समयमा न्यूनतम आयामी परिवर्तनहरू समावेश गर्दछ, सटीक कम्पोनेन्टहरूको निर्माणको लागि अनुमति दिन्छ। यद्यपि, सिन्टेड शरीरमा पर्याप्त मात्रामा SiC को उपस्थितिले गरीब उच्च-तापमान प्रदर्शनलाई निम्त्याउँछ।

संक्षेपमा,SiC सिरेमिकप्रेशरलेस सिंटरिङ, हट प्रेस सिंटरिङ, तातो आइसोस्टेटिक प्रेसिङ, र प्रतिक्रिया सिंटरिङ प्रदर्शनी विभिन्न प्रदर्शन विशेषताहरू द्वारा उत्पादित।SiC सिरेमिकतातो प्रेस र तातो आइसोस्टेटिक प्रेसिंगबाट सामान्यतया उच्च सिंटर्ड घनत्व र लचिलो बलहरू हुन्छन्, जबकि प्रतिक्रिया-सिन्टर्ड SiC को तुलनात्मक रूपमा कम मानहरू छन्। को यान्त्रिक गुणSiC सिरेमिकविभिन्न sintering additives संग भिन्न हुन्छ। दबाबरहित, तातो प्रेस, र प्रतिक्रिया-सिन्टेर्डSiC सिरेमिकबलियो एसिड र आधारहरूमा राम्रो प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ, तर प्रतिक्रिया-sintered SiC सँग HF जस्ता बलियो एसिडहरूमा खराब जंग प्रतिरोध हुन्छ। उच्च-तापमान प्रदर्शनको सन्दर्भमा, लगभग सबैSiC सिरेमिक900°C भन्दा कम शक्ति सुधार देखाउनुहोस्, जबकि प्रतिक्रिया-sintered SiC को फ्लेक्सरल शक्ति 1400°C माथि नि: शुल्क Si को उपस्थितिको कारण तीव्र रूपमा घट्छ। दबाबरहित र तातो आइसोस्टेटिक प्रेसको उच्च-तापमान प्रदर्शनSiC सिरेमिकमुख्य रूपमा प्रयोग गरिएको additives को प्रकार मा निर्भर गर्दछ।

जबकि प्रत्येक sintering विधि को लागीSiC सिरेमिकयसको गुणहरू छन्, प्रविधिको द्रुत विकासले निरन्तर सुधारहरू आवश्यक छSiC सिरेमिकप्रदर्शन, निर्माण प्रविधि, र लागत कटौती। को कम-तापमान sintering प्राप्त गर्दैSiC सिरेमिकऊर्जा खपत र उत्पादन लागत घटाउन महत्त्वपूर्ण छ, जसले गर्दा औद्योगिकीकरणलाई बढावा दिन्छSiC सिरेमिकउत्पादनहरू।**

हामी Semicorex मा विशेषज्ञ छौंSiC सिरेमिकर सेमीकन्डक्टर निर्माणमा लागू गरिएका अन्य सिरेमिक सामग्रीहरू, यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन: +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com