מהן שיטות ההכנה של אבקת סיליקון קרביד?

אבקת קרמיקה סיליקון קרביד (SiC).יש לו את היתרונות של חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות טובה בחמצון, עמידות בפני שחיקה ויציבות תרמית גבוהה, מקדם התפשטות תרמית קטן, מוליכות תרמית גבוהה, יציבות כימית טובה וכו '. לכן, הוא משמש לעתים קרובות בייצור תאי בעירה, פליטה בטמפרטורה גבוהה מכשירים, טלאים עמידים לטמפרטורה, רכיבי מנוע מטוסים, כלי תגובה כימיים, צינורות מחליפי חום ורכיבים מכניים אחרים בתנאים קשים, והוא חומר הנדסי מתקדם בשימוש נרחב.הוא לא רק ממלא תפקיד חשוב בתחומי ההייטק הנמצאים בפיתוח (כגון מנועי קרמיקה, חלליות וכו'), אלא יש לו גם שוק רחב ותחומי יישומים שפותחו באנרגיה הנוכחית, מתכות, מכונות, חומרי בניין , תעשייה כימית ותחומים אחרים.

שיטות ההכנה שלאבקת סיליקון קרבידניתן לחלק בעיקר לשלוש קטגוריות: שיטת פאזה מוצקה, שיטת פאזה נוזלית ושיטת פאזה גז.

1. שיטת שלב מוצק

שיטת הפאזה המוצקה כוללת בעיקר שיטת הפחתת פחמימות ושיטת תגובה ישירה לפחמן סיליקון.שיטות הפחתת פחמימות כוללות גם שיטת Acheson, שיטת תנור אנכי ושיטת ממיר טמפרטורה גבוהה.אבקת סיליקון קרבידההכנה הוכנה בתחילה בשיטת Acheson, תוך שימוש בקוק להפחתת דו תחמוצת הסיליקון בטמפרטורה גבוהה (כ-2400 ℃), אך האבקה המתקבלת בשיטה זו היא בעלת גודל חלקיקים גדול (>1 מ"מ), צורכת הרבה אנרגיה, והתהליך הוא מורכב.בשנות ה-80 הופיע ציוד חדש לסינתזה של אבקת β-SiC, כגון תנור אנכי וממיר טמפרטורה גבוהה.ככל שהפילמור היעיל והמיוחד בין מיקרוגל לחומרים כימיים במוצק הובהר בהדרגה, הטכנולוגיה של סינתזה של אבקת sic על ידי חימום במיקרוגל הפכה לבשלה יותר ויותר.שיטת התגובה הישירה לפחמן סיליקון כוללת גם סינתזה בטמפרטורה גבוהה (SHS) מתפשטת עצמית ושיטת סגסוגת מכנית.שיטת סינתזת הפחתת SHS משתמשת בתגובה האקזותרמית בין SiO2 ל-Mg כדי לפצות על חוסר החום.האבקת סיליקון קרבידהמתקבל בשיטה זו הוא בעל טוהר גבוה וגודל חלקיקים קטן, אך יש להסיר את Mg במוצר בתהליכים הבאים כגון כבישה.

שיטת 2 פאזות נוזליות

שיטת הפאזה הנוזלית כוללת בעיקר שיטת סול-ג'ל ושיטת פירוק תרמי פולימרי.שיטת סול-ג'ל היא שיטה להכנת ג'ל המכיל Si ו-C על ידי תהליך סול-ג'ל תקין, ולאחר מכן פירוליזה והפחתה קרבותרמית בטמפרטורה גבוהה להשגת סיליקון קרביד.פירוק בטמפרטורה גבוהה של פולימר אורגני הוא טכנולוגיה יעילה להכנת סיליקון קרביד: האחת היא לחמם ג'ל פוליסילוקסן, תגובת פירוק לשחרור מונומרים קטנים, ולבסוף ליצור SiO2 ו-C, ולאחר מכן על ידי תגובת הפחתת פחמן לייצור אבקת SiC;השני הוא לחמם פוליסילאן או פוליקרבוסילאן כדי לשחרר מונומרים קטנים ליצירת שלד, ולבסוף ליצוראבקת סיליקון קרביד.

שיטת 3 פאזות גז

כיום, סינתזת שלב הגז שלסיליקון קרבידאבקה אולטרה-דקית קרמית משתמשת בעיקר בתצהיר גז (CVD), CVD המושרה על ידי פלזמה, CVD הנגרמת על ידי לייזר וטכנולוגיות אחרות לפירוק חומר אורגני בטמפרטורה גבוהה.לאבקה המתקבלת יתרונות של טוהר גבוה, גודל חלקיקים קטן, פחות צבירה של חלקיקים ושליטה קלה ברכיבים.זוהי שיטה מתקדמת יחסית כיום, אך עם עלות גבוהה ותשואה נמוכה, לא קל להגיע לייצור המוני, ומתאימה יותר לייצור חומרי מעבדה ומוצרים עם דרישות מיוחדות.

נכון לעכשיו, האבקת סיליקון קרבידמשמשת בעיקר אבקה ברמת תת-מיקרון או אפילו ננו, מכיוון שגודל חלקיקי האבקה קטן, פעילות משטח גבוהה, כך שהבעיה העיקרית היא שקל לייצר את האבקה, יש צורך לשנות את פני האבקה כדי למנוע או לעכב הצבירה המשנית של האבקה.נכון להיום, שיטות הפיזור של אבקת SiC כוללות בעיקר את הקטגוריות הבאות: שינוי פני שטח באנרגיה גבוהה, כביסה, טיפול מפיץ אבקה, שינוי ציפוי אנאורגני, שינוי ציפוי אורגני.


זמן פרסום: אוגוסט-08-2023