วิธีทำซิลิคอนคาร์ไบด์?

ต่อไปนี้เป็นภาพรวมอย่างง่ายของกระบวนการ:

วัสดุที่จำเป็น:

ซิลิกา (SiO2)- ทรายหรือควอตซ์

คาร์บอน (ซี)- โดยทั่วไปจะอยู่ในรูปของปิโตรเลียมโค้กหรือถ่านหิน

อุปกรณ์:

เตาไฟฟ้าอุณหภูมิสูง.

ขั้นตอนของกระบวนการแอจิสัน:

การเตรียมแบทช์:

ผสมซิลิกาและคาร์บอนในสัดส่วนที่เหมาะสม (โดยปกติคือซิลิกาประมาณ 1 ส่วนต่อคาร์บอน 2.5 ส่วนโดยน้ำหนัก)

การชาร์จเตาอบ:

ใส่ส่วนผสมลงในเตาอบ เตาอบมักมีโครงสร้างทรงกระบอกขนาดใหญ่ที่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิสูงได้

ความร้อน:
SiO2+3C→SiC+2CO

จ่ายกระแสไฟฟ้าแรงไปที่อิเล็กโทรดในเตาอบ อุณหภูมิภายในเตาอบสูงขึ้นประมาณ 1 600 - 2 500 องศา (2 912 - 4 532 องศา F)

ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นโดยคาร์บอนทำปฏิกิริยากับซิลิคอนจนเกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นผลพลอยได้:

การทำความเย็นและการสะสม:

หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น เตาจะเย็นลง ผลลัพธ์ที่ได้คือส่วนผสมของซิลิคอนคาร์ไบด์และคาร์บอนที่ไม่ทำปฏิกิริยา

ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถแยกออกได้โดยใช้วิธีการทางกายภาพ และนำไปผ่านกระบวนการหรือทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และขนาดอนุภาคที่ต้องการ

วิธีการทางเลือก:

การสะสมไอสารเคมี (CVD):วิธีการที่ใช้เป็นหลักในการผลิตฟิล์มบางของซิลิคอนคาร์ไบด์โดยทำปฏิกิริยาไซเลน (SiH₄) กับแหล่งคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง

การเผาผนึก:กดผงซิลิกอนและคาร์บอนลงในแม่พิมพ์ จากนั้นให้ความร้อนเพื่อผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เป็นของแข็ง

การเผาผนึกปฏิกิริยา:วิธีนี้ใช้ปฏิกิริยาระหว่างซิลิคอนกับคาร์บอนที่อุณหภูมิและความดันสูง

การใช้งาน:

ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ สารกัดกร่อน และเป็นวัสดุทนไฟ เนื่องจากมีการนำความร้อนสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน