วิธีเตรียมผง SiC

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)เป็นสารอนินทรีย์ ปริมาณที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซิลิคอนคาร์ไบด์มีขนาดเล็กมาก เป็นแร่ธาตุหายากและเรียกว่ามอยซาไนต์ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นการสังเคราะห์เทียม

ในปัจจุบันวิธีการทางอุตสาหกรรมที่ค่อนข้างครบกำหนดในการเตรียมการผงซิลิกอนคาร์ไบด์รวมถึงสิ่งต่อไปนี้: (1) วิธี Acheson (วิธีการลดความร้อนด้วยคาร์บอนแบบดั้งเดิม): ผสมทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือแร่ควอทซ์บดกับโค้กปิโตรเลียม กราไฟท์ หรือผงละเอียดแอนทราไซต์ ผสมให้เข้ากันและให้ความร้อนสูงกว่า 2000°C ผ่านอุณหภูมิสูงที่เกิดจาก อิเล็กโทรดกราไฟท์เพื่อทำปฏิกิริยาสังเคราะห์ผง α-SiC (2) วิธีการลดความร้อนจากความร้อนด้วยความร้อนที่อุณหภูมิต่ำของซิลิคอนไดออกไซด์: หลังจากผสมผงละเอียดซิลิกาและผงคาร์บอนแล้ว ปฏิกิริยาการลดความร้อนด้วยความร้อนด้วยความร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,500 ถึง 1,800 องศาเซลเซียส เพื่อให้ได้ผง β-SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น วิธีนี้คล้ายกับวิธีของแอจิสัน ความแตกต่างก็คืออุณหภูมิการสังเคราะห์ของวิธีนี้ต่ำกว่า และโครงสร้างผลึกที่ได้จะเป็นชนิด β แต่มีคาร์บอนและซิลิกอนไดออกไซด์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาที่เหลืออยู่จำเป็นต้องมีการบำบัดแบบ desiliconization และ decarburization ที่มีประสิทธิภาพ (3) วิธีการทำปฏิกิริยาโดยตรงของซิลิคอนคาร์บอน: ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับผงโลหะซิลิกอนกับผงคาร์บอนเพื่อสร้างความบริสุทธิ์สูงที่ผง 1,000-1400°C β-SiC ปัจจุบัน ผง α-SiC เป็นวัตถุดิบหลักสำหรับผลิตภัณฑ์เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ ในขณะที่ β-SiC ที่มีโครงสร้างเพชรส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเตรียมวัสดุการเจียรและขัดเงาที่มีความแม่นยำ

ซิซีมีผลึกสองรูปแบบคือ α และ β โครงสร้างผลึกของ β-SiC เป็นระบบลูกบาศก์คริสตัล โดยที่ Si และ C ก่อตัวเป็นตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางที่ใบหน้าตามลำดับ α-SiC มีโพลีไทป์มากกว่า 100 ชนิด เช่น 4H, 15R และ 6H โดยในจำนวนนี้โพลีไทป์ 6H เป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เป็นเรื่องธรรมดา มีความสัมพันธ์ความเสถียรทางความร้อนบางอย่างระหว่างโพลีไทป์ของ SiC เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 1,600°C ซิลิคอนคาร์ไบด์จะอยู่ในรูปของ β-SiC เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1,600°C β-SiC จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็น α - โพลีไทป์ต่างๆ ของ SiC 4H-SiC สร้างได้ง่ายที่อุณหภูมิประมาณ 2000°C; โพลีไทป์ทั้ง 15R และ 6H ต้องการอุณหภูมิสูงกว่า 2100°C เพื่อสร้างได้ง่าย 6H-SiC มีความเสถียรมากแม้ว่าอุณหภูมิจะเกิน 2200°C