คุณสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์ได้อย่างไร

ต่อไปนี้เป็นภาพรวมอย่างง่ายของกระบวนการ:

วัสดุที่จำเป็น:

ซิลิกา (SiO2)- ทรายหรือควอตซ์
คาร์บอน (ซี)- มักจะอยู่ในรูปของปิโตรเลียมโค้กหรือถ่านหิน

อุปกรณ์:

เตาไฟฟ้าอุณหภูมิสูง

ขั้นตอนของกระบวนการแอจิสัน:

การเตรียมค่าธรรมเนียม:
ผสมซิลิกาและคาร์บอนในสัดส่วนที่เหมาะสม (โดยปกติคือซิลิกาประมาณ 1 ส่วนต่อคาร์บอน 2.5 ส่วนโดยน้ำหนัก)
การชาร์จเตาอบ:
ใส่ส่วนผสมลงในเตา เตาเผามักเป็นโครงสร้างทรงกระบอกขนาดใหญ่ที่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิสูงได้
เครื่องทำความร้อน:
SiO2+3C→SiC+2CO
จ่ายกระแสไฟแรงไปที่อิเล็กโทรดในเตาเผา อุณหภูมิภายในเตาเผาจะสูงขึ้นประมาณ 1,600 ถึง 2,500 องศา (2,912 ถึง 4,532 องศา F)
ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นโดยคาร์บอนทำปฏิกิริยากับซิลิคอนจนเกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ โดยมีคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นผลพลอยได้:
การทำความเย็นและการสะสม:
หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น เตาจะเย็นลง สิ่งนี้ทำให้เกิดส่วนผสมของซิลิคอนคาร์ไบด์และคาร์บอนที่ไม่ทำปฏิกิริยา
ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถแยกออกได้โดยใช้วิธีการทางกายภาพ และนำไปผ่านกระบวนการหรือทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และขนาดอนุภาคที่ต้องการ

วิธีการทางเลือก:

การสะสมไอสารเคมี (CVD):วิธีการที่ใช้เป็นหลักในการผลิตฟิล์มบางของซิลิคอนคาร์ไบด์โดยทำปฏิกิริยาไซเลน (SiH₄) กับแหล่งคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง
การเผาผนึก:กดผงซิลิกอนและคาร์บอนลงในแม่พิมพ์ จากนั้นให้ความร้อนเพื่อผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เป็นของแข็ง
การเผาผนึกปฏิกิริยา:วิธีนี้ใช้ปฏิกิริยาระหว่างซิลิคอนกับคาร์บอนที่อุณหภูมิและความดันสูง

การใช้งาน:

ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงเซมิคอนดักเตอร์ สารกัดกร่อน และเป็นวัสดุทนไฟ เนื่องจากมีการนำความร้อนสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน