Proces proizvodnje silicijevog karbida
Dec 20, 2025
Silicijev karbid (SiC) je poluvodički materijal visokih-učinkovitosti koji se naširoko koristi u energetskoj elektronici, optoelektronici i radiofrekventnim uređajima zbog svoje izvrsne visoke-temperaturne otpornosti, visokog-napona i visokih-frekvencijskih karakteristika. Proces proizvodnje silicijevog karbida uglavnom uključuje sljedeće korake:
Priprema sirovina: Glavne sirovine za proizvodnju silicijevog karbida su prah silicija visoke-čistoće i ugljični prah. Čistoća silicijskog praha obično mora biti iznad 99,999%, dok se za ugljeni prah mora koristiti grafit visoke -čistoće ili petrol koks. Čistoća sirovina izravno utječe na učinak konačnog proizvoda.
Miješanje i oblikovanje: prah silicija i prah ugljika miješaju se u određenom omjeru, obično s molarnim omjerom ugljika-prema-siliciju kontroliranim na približno 1:1. Izmiješani prah se zatim utisne u zeleno tijelo. Kalupljenje se može izvesti hladnim ili toplim prešanjem, ovisno o zahtjevima naknadnih procesa.
Reakcijska sinteza na-visokoj-temperaturi: lijevano zeleno tijelo prolazi reakcijsku sintezu u visoko{1}}temperaturnoj peći, s temperaturom koja se obično kontrolira između 1600-2500 stupnjeva. Tijekom ovog procesa, silicij i ugljik kemijski reagiraju u obliku silicijevog karbida. Vrijeme reakcije varira od nekoliko sati do nekoliko desetaka sati, ovisno o vrsti peći i parametrima procesa.
Drobljenje i sortiranje: Sintetizirane blokove silicij-karbida potrebno je zdrobiti i sortirati kako bi se dobio prah silicij-karbida potrebne veličine čestica. Oprema za drobljenje obično uključuje čeljusne drobilice ili kuglične mlinove, dok se klasiranje postiže prosijavanjem ili zračnom klasifikacijom.
Tretman pročišćavanja: Za uklanjanje nečistoća unesenih tijekom sinteze, prah silicijevog karbida zahtijeva ispiranje kiselinom ili pročišćavanje na visokoj-temperaturi. Kiselo pranje obično koristi klorovodičnu kiselinu ili fluorovodičnu kiselinu, dok se visoko{2}}pročišćavanje provodi u inertnoj atmosferi na temperaturama višim od 2000 stupnjeva.
Sinteriranje i zgušnjavanje: Za primjene koje zahtijevaju-silicijev karbid visoke gustoće, prah se mora podvrgnuti sinteriranju. Metode sinteriranja uključuju sinteriranje bez pritiska, vruće prešanje i vruće izostatičko prešanje. Temperature sinteriranja su obično između 1800-2200 stupnjeva, a dodavanje pomoćnih sredstava za sinteriranje kao što su bor ili aluminij može pospješiti zgušnjavanje.
Obrada i testiranje: Za izradu sinteriranog silicijevog karbida potrebna je strojna obrada (kao što je rezanje, brušenje i poliranje) kako bi se postigli zahtjevi konačne dimenzije i preciznosti površine. Nakon obrade potrebno je rigorozno testiranje performansi, uključujući gustoću, tvrdoću, toplinsku vodljivost i električna svojstva.
