సిలికాన్ కార్బైడ్ సెరామిక్స్ కోసం ప్రత్యేక తయారీ పద్ధతులు

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) సిరామిక్పదార్థాలు అధిక-ఉష్ణోగ్రత బలం, బలమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకత, ఉన్నతమైన దుస్తులు నిరోధకత, ఉష్ణ స్థిరత్వం, తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం, అధిక ఉష్ణ వాహకత, అధిక కాఠిన్యం, థర్మల్ షాక్ నిరోధకత మరియు రసాయన తుప్పు నిరోధకత వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ లక్షణాలు SiC సిరామిక్‌లను ఆటోమోటివ్, మెకానికల్ మరియు కెమికల్ పరిశ్రమలు, పర్యావరణ పరిరక్షణ, అంతరిక్ష సాంకేతికత, ఇన్ఫర్మేషన్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు శక్తి వంటి వివిధ రంగాలలో ఎక్కువగా వర్తింపజేస్తాయి.SiC సిరామిక్స్వారి అత్యుత్తమ పనితీరు కారణంగా అనేక పారిశ్రామిక రంగాలలో భర్తీ చేయలేని నిర్మాణ సిరామిక్ పదార్థంగా మారింది.

మెరుగుపరిచే నిర్మాణ లక్షణాలు ఏమిటిSiC సెరామిక్స్?

యొక్క ఉన్నతమైన లక్షణాలుSiC సిరామిక్స్వాటి ప్రత్యేక నిర్మాణంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. SiC అనేది చాలా బలమైన సమయోజనీయ బంధాలతో కూడిన సమ్మేళనం, ఇక్కడ Si-C బంధం యొక్క అయానిక్ పాత్ర కేవలం 12% మాత్రమే. దీని ఫలితంగా అధిక బలం మరియు పెద్ద సాగే మాడ్యులస్, అద్భుతమైన దుస్తులు నిరోధకతను అందిస్తుంది. HCl, HNO3, H2SO4, లేదా HF వంటి యాసిడ్ ద్రావణాల ద్వారా లేదా NaOH వంటి ఆల్కలీన్ ద్రావణాల ద్వారా స్వచ్ఛమైన SiC క్షీణించబడదు. గాలిలో వేడిచేసినప్పుడు ఇది ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, ఉపరితలంపై SiO2 పొర ఏర్పడటం ఆక్సిజన్ వ్యాప్తిని నిరోధిస్తుంది, తద్వారా ఆక్సీకరణ రేటు తక్కువగా ఉంటుంది. అదనంగా, SiC సెమీకండక్టర్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, చిన్న మొత్తంలో మలినాలను ప్రవేశపెట్టినప్పుడు మంచి విద్యుత్ వాహకత మరియు అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత.

SiC యొక్క వివిధ క్రిస్టల్ రూపాలు దాని లక్షణాలను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయి?

SiC రెండు ప్రధాన క్రిస్టల్ రూపాల్లో ఉంది: α మరియు β. β-SiC ఒక ఘనపు క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, Si మరియు C ముఖ-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ లాటిస్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. α-SiC 4H, 15R మరియు 6Hలతో సహా 100కి పైగా పాలీటైప్‌లలో ఉంది, 6H పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ పాలిటైప్‌ల స్థిరత్వం ఉష్ణోగ్రతను బట్టి మారుతుంది. 1600°C క్రింద, SiC β రూపంలో ఉంటుంది, అయితే 1600°C పైన, β-SiC క్రమంగా వివిధ α-SiC పాలీటైప్‌లుగా రూపాంతరం చెందుతుంది. ఉదాహరణకు, 4H-SiC 2000°C చుట్టూ ఏర్పడుతుంది, అయితే 15R మరియు 6H పాలిటైప్‌లు సులభంగా ఏర్పడటానికి 2100°C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం. 6H పాలిటైప్ 2200°C కంటే కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది. ఈ పాలిటైప్‌ల మధ్య ఉచిత శక్తిలో చిన్న వ్యత్యాసం అంటే చిన్న మలినాలను కూడా వాటి ఉష్ణ స్థిరత్వ సంబంధాలను మార్చగలవు.

SiC పౌడర్‌లను ఉత్పత్తి చేసే సాంకేతికతలు ఏమిటి?

SiC పొడుల తయారీని ముడి పదార్థాల ప్రారంభ స్థితి ఆధారంగా ఘన-దశ సంశ్లేషణ మరియు ద్రవ-దశ సంశ్లేషణగా వర్గీకరించవచ్చు.

సాలిడ్-ఫేజ్ సింథసిస్‌లో ఉండే పద్ధతులు ఏమిటి? 

ఘన-దశ సంశ్లేషణలో ప్రధానంగా కార్బోథర్మల్ తగ్గింపు మరియు ప్రత్యక్ష సిలికాన్-కార్బన్ ప్రతిచర్యలు ఉంటాయి. కార్బోథర్మల్ తగ్గింపు పద్ధతి అచెసన్ ప్రక్రియ, నిలువు కొలిమి పద్ధతి మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత రోటరీ ఫర్నేస్ పద్ధతిని కలిగి ఉంటుంది. అచెసన్ కనిపెట్టిన అచెసన్ ప్రక్రియ, అచెసన్ ఎలక్ట్రిక్ ఫర్నేస్‌లో కార్బన్ ద్వారా క్వార్ట్జ్ ఇసుకలో సిలికాను తగ్గించడం, అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాల కింద ఎలెక్ట్రోకెమికల్ రియాక్షన్ ద్వారా నడపబడుతుంది. ఈ పద్ధతి, ఒక శతాబ్దానికి పైగా విస్తరించిన పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి చరిత్రతో, సాపేక్షంగా ముతక SiC కణాలను ఇస్తుంది మరియు అధిక విద్యుత్ వినియోగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, వీటిలో ఎక్కువ భాగం వేడిగా పోతుంది.

1970లలో, అచెసన్ ప్రక్రియలో మెరుగుదలలు 1980లలో వర్టికల్ ఫర్నేస్‌లు మరియు β-SiC పౌడర్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత రోటరీ ఫర్నేస్‌లు వంటి అభివృద్ధికి దారితీశాయి, 1990లలో మరింత అభివృద్ధి చెందింది. ఓహ్సాకి మరియు ఇతరులు. SiO2 మరియు Si పౌడర్ యొక్క మిశ్రమాన్ని వేడి చేయడం ద్వారా విడుదలైన SiO వాయువు సక్రియం చేయబడిన కార్బన్‌తో ప్రతిస్పందిస్తుంది, పెరిగిన ఉష్ణోగ్రత మరియు పొడిగించిన హోల్డింగ్ సమయం ఎక్కువ SiO వాయువు విడుదలైనందున పొడి యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. ప్రత్యక్ష సిలికాన్-కార్బన్ ప్రతిచర్య పద్ధతి, స్వీయ-ప్రచారం చేసే అధిక-ఉష్ణోగ్రత సంశ్లేషణ యొక్క అనువర్తనం, బాహ్య ఉష్ణ మూలంతో ప్రతిచర్య శరీరాన్ని మండించడం మరియు ప్రక్రియను కొనసాగించడానికి సంశ్లేషణ సమయంలో విడుదలయ్యే రసాయన ప్రతిచర్య వేడిని ఉపయోగించడం. ఈ పద్ధతి తక్కువ శక్తి వినియోగం, సాధారణ పరికరాలు మరియు ప్రక్రియలు మరియు అధిక ఉత్పాదకతను కలిగి ఉంటుంది, అయినప్పటికీ ప్రతిచర్యను నియంత్రించడం కష్టం. సిలికాన్ మరియు కార్బన్ మధ్య బలహీనమైన ఎక్సోథర్మిక్ ప్రతిచర్య గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద మండించడం మరియు నిలబెట్టుకోవడం సవాలుగా చేస్తుంది, రసాయన ఫర్నేసులు, డైరెక్ట్ కరెంట్, ప్రీహీటింగ్ లేదా సహాయక విద్యుత్ క్షేత్రాలు వంటి అదనపు శక్తి వనరులు అవసరం.

లిక్విడ్-ఫేజ్ మెథడ్స్ ఉపయోగించి SiC పౌడర్ ఎలా సింథసైజ్ చేయబడింది? 

లిక్విడ్-ఫేజ్ సింథసిస్ పద్ధతుల్లో సోల్-జెల్ మరియు పాలిమర్ డికంపోజిషన్ టెక్నిక్‌లు ఉన్నాయి. ఎవెల్ మరియు ఇతరులు. మొదట సోల్-జెల్ పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు, ఇది తరువాత 1952లో సిరామిక్స్ తయారీకి వర్తించబడింది. ఈ పద్ధతి ఆల్కాక్సైడ్ పూర్వగాములను సిద్ధం చేయడానికి ద్రవ రసాయన కారకాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కరిగి సజాతీయ ద్రావణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. తగిన జెల్లింగ్ ఏజెంట్‌లను జోడించడం ద్వారా, ఆల్కాక్సైడ్ జలవిశ్లేషణ మరియు పాలిమరైజేషన్‌కు గురై స్థిరమైన సోల్ వ్యవస్థను ఏర్పరుస్తుంది. దీర్ఘకాలం నిలబడి లేదా ఎండబెట్టిన తర్వాత, Si మరియు C పరమాణు స్థాయిలో ఏకరీతిగా మిశ్రమంగా ఉంటాయి. ఈ మిశ్రమాన్ని 1460-1600°Cకి వేడి చేయడం వల్ల చక్కటి SiC పౌడర్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి కార్బోథర్మల్ తగ్గింపు ప్రతిచర్యను ప్రేరేపిస్తుంది. సోల్-జెల్ ప్రాసెసింగ్ సమయంలో నియంత్రించాల్సిన కీలక పారామితులు పరిష్కారం pH, ఏకాగ్రత, ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం. ఈ పద్దతి వివిధ ట్రేస్ కాంపోనెంట్స్ యొక్క సజాతీయ జోడింపును సులభతరం చేస్తుంది కానీ అవశేష హైడ్రాక్సిల్ మరియు ఆర్గానిక్ ద్రావకాలు ఆరోగ్యానికి హానికరం, అధిక ముడి పదార్థ ఖర్చులు మరియు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో గణనీయమైన సంకోచం వంటి లోపాలు ఉన్నాయి.

సేంద్రీయ పాలిమర్‌ల యొక్క అధిక-ఉష్ణోగ్రత కుళ్ళిపోవడం SiCని ఉత్పత్తి చేయడానికి మరొక ప్రభావవంతమైన పద్ధతి:

జెల్ పాలీసిలోక్సేన్‌లను చిన్న మోనోమర్‌లుగా విడదీయడానికి వేడి చేయడం, చివరికి SiO2 మరియు Cలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి SiC పొడిని ఉత్పత్తి చేయడానికి కార్బోథర్మల్ తగ్గింపుకు లోనవుతాయి.

పాలికార్బోసిలేన్‌లను చిన్న మోనోమర్‌లుగా విడదీయడానికి వేడి చేయడం, చివరికి SiC పౌడర్‌కు దారితీసే ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇటీవలి సోల్-జెల్ పద్ధతులు SiO2-ఆధారిత సోల్/జెల్ పదార్థాల ఉత్పత్తిని ప్రారంభించాయి, జెల్‌లోని సింటరింగ్ మరియు గట్టిపడే సంకలితాల యొక్క సజాతీయ పంపిణీని నిర్ధారిస్తుంది, ఇది అధిక-పనితీరు గల SiC సిరామిక్ పౌడర్‌ల ఏర్పాటును సులభతరం చేస్తుంది.

ప్రెజర్‌లెస్ సింటరింగ్ ఎందుకు ఆశాజనక సాంకేతికతగా పరిగణించబడుతుందిSiC సెరామిక్స్?

ప్రెజర్‌లెస్ సింటరింగ్ అనేది అత్యంత ఆశాజనకమైన పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుందిసింటరింగ్ SiC. సింటరింగ్ మెకానిజంపై ఆధారపడి, దీనిని ఘన-దశ సింటరింగ్ మరియు ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌గా విభజించవచ్చు. S. Proehazka అల్ట్రా-ఫైన్ β-SiC పౌడర్‌కి తగిన మొత్తంలో B మరియు Cని జోడించడం ద్వారా SiC సిన్టర్డ్ బాడీల కోసం 98% కంటే ఎక్కువ సాపేక్ష సాంద్రతను సాధించింది (ఆక్సిజన్ కంటెంట్ 2% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది) మరియు సాధారణ ఒత్తిడిలో 2020°C వద్ద సింటరింగ్ చేసింది. ఎ. ముల్లా మరియు ఇతరులు. 1850-1950°C వద్ద సింటర్ 0.5μm β-SiC (కణ ఉపరితలంపై కొద్ది మొత్తంలో SiO2తో)కు Al2O3 మరియు Y2O3లను సంకలనాలుగా ఉపయోగించారు, సగటుతో సైద్ధాంతిక సాంద్రతలో 95% కంటే ఎక్కువ సాపేక్ష సాంద్రత మరియు చక్కటి ధాన్యాలను సాధించారు పరిమాణం 1.5μm.

హాట్ ప్రెస్ సింటరింగ్ ఎలా మెరుగుపడుతుందిSiC సెరామిక్స్?

ఎటువంటి సింటరింగ్ ఎయిడ్స్ లేకుండానే స్వచ్ఛమైన SiC చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద దట్టంగా సింటరింగ్ చేయబడుతుందని Nadeau ఎత్తి చూపారు, ఇది హాట్ ప్రెస్ సింటరింగ్‌ను అన్వేషించడానికి చాలా మందిని ప్రేరేపించింది. అనేక అధ్యయనాలు SiC యొక్క డెన్సిఫికేషన్‌పై B, Al, Ni, Fe, Cr మరియు ఇతర లోహాలను జోడించడం వల్ల కలిగే ప్రభావాలను పరిశీలించాయి, హాట్ ప్రెస్ సింటరింగ్‌ను ప్రోత్సహించడానికి Al మరియు Fe అత్యంత ప్రభావవంతమైనవిగా గుర్తించబడ్డాయి. ఎఫ్.ఎఫ్. వివిధ రకాలైన Al2O3తో హాట్ ప్రెస్-సింటర్డ్ SiC పనితీరును లాంగే పరిశోధించారు, డెన్సిఫికేషన్‌ను డిసోల్యూషన్-రిప్రెసిపిటేషన్ మెకానిజంకు ఆపాదించారు. అయినప్పటికీ, హాట్ ప్రెస్ సింటరింగ్ సాధారణ-ఆకారపు SiC భాగాలను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయగలదు మరియు ఒకే సింటరింగ్ ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి పరిమాణం పరిమితంగా ఉంటుంది, ఇది పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి తక్కువ అనుకూలంగా ఉంటుంది.

SiC కోసం రియాక్షన్ సింటరింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులు ఏమిటి?

రియాక్షన్-సింటెర్డ్ SiC, స్వీయ-బంధిత SiC అని కూడా పిలుస్తారు, ద్రవ్యరాశిని పెంచడానికి, సచ్ఛిద్రతను తగ్గించడానికి మరియు దానిని బలమైన, డైమెన్షనల్‌గా ఖచ్చితమైన ఉత్పత్తిగా మార్చడానికి వాయువు లేదా ద్రవ దశలతో పోరస్ ఆకుపచ్చ శరీరాన్ని ప్రతిస్పందిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో α-SiC పౌడర్ మరియు గ్రాఫైట్‌లను నిర్దిష్ట నిష్పత్తిలో కలపడం, దాదాపు 1650°C వరకు వేడి చేయడం మరియు గ్రీన్ బాడీలోకి కరిగిన Si లేదా వాయు Siతో చొరబడడం జరుగుతుంది, ఇది గ్రాఫైట్‌తో చర్య జరిపి β-SiCని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న α-SiCని బంధిస్తుంది. కణాలు. పూర్తి Si చొరబాటు పూర్తిగా దట్టమైన, డైమెన్షనల్‌గా స్థిరమైన ప్రతిచర్య-సింటర్డ్ బాడీకి దారి తీస్తుంది. ఇతర సింటరింగ్ పద్ధతులతో పోలిస్తే, రియాక్షన్ సింటరింగ్ అనేది డెన్సిఫికేషన్ సమయంలో కనిష్ట డైమెన్షనల్ మార్పులను కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఖచ్చితమైన భాగాల తయారీకి వీలు కల్పిస్తుంది. అయినప్పటికీ, సిన్టర్డ్ బాడీలో గణనీయమైన మొత్తంలో SiC ఉండటం పేద అధిక-ఉష్ణోగ్రత పనితీరుకు దారితీస్తుంది.

సారాంశంలో,SiC సిరామిక్స్ఒత్తిడి లేని సింటరింగ్, హాట్ ప్రెస్ సింటరింగ్, హాట్ ఐసోస్టాటిక్ నొక్కడం మరియు రియాక్షన్ సింటరింగ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వివిధ పనితీరు లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి.SiC సిరామిక్స్హాట్ ప్రెస్ మరియు హాట్ ఐసోస్టాటిక్ నొక్కడం నుండి సాధారణంగా ఎక్కువ సింటెర్డ్ సాంద్రతలు మరియు ఫ్లెక్చరల్ బలాలు ఉంటాయి, అయితే రియాక్షన్-సింటెర్డ్ SiC సాపేక్షంగా తక్కువ విలువలను కలిగి ఉంటుంది. యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలుSiC సిరామిక్స్వివిధ సింటరింగ్ సంకలితాలతో కూడా మారుతూ ఉంటాయి. ప్రెజర్‌లెస్, హాట్ ప్రెస్ మరియు రియాక్షన్-సింటెడ్SiC సిరామిక్స్బలమైన ఆమ్లాలు మరియు ధాతువులకు మంచి ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది, అయితే రియాక్షన్-సింటెర్డ్ SiC HF వంటి బలమైన ఆమ్లాలకు పేలవమైన తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. అధిక-ఉష్ణోగ్రత పనితీరు పరంగా, దాదాపు అన్నిSiC సిరామిక్స్900°C కంటే తక్కువ బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే రియాక్షన్-సింటర్డ్ SiC యొక్క ఫ్లెక్చరల్ బలం ఉచిత Si ఉనికి కారణంగా 1400°C కంటే బాగా తగ్గుతుంది. ఒత్తిడి లేని మరియు వేడి ఐసోస్టాటిక్ నొక్కిన అధిక-ఉష్ణోగ్రత పనితీరుSiC సిరామిక్స్ప్రధానంగా ఉపయోగించే సంకలిత రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రతి సింటరింగ్ పద్ధతి కోసంSiC సిరామిక్స్దాని యోగ్యతలను కలిగి ఉంది, సాంకేతికత యొక్క వేగవంతమైన అభివృద్ధిలో కొనసాగుతున్న మెరుగుదలలు అవసరంSiC సిరామిక్పనితీరు, తయారీ పద్ధతులు మరియు ఖర్చు తగ్గింపు. యొక్క తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్‌ని సాధించడంSiC సిరామిక్స్ఇంధన వినియోగం మరియు ఉత్పత్తి వ్యయాలను తగ్గించడంలో కీలకమైనది, తద్వారా పారిశ్రామికీకరణను ప్రోత్సహించడంSiC సిరామిక్ఉత్పత్తులు.**

సెమికోరెక్స్‌లో మేము ప్రత్యేకత కలిగి ఉన్నాముSiC సెరామిక్స్మరియు సెమీకండక్టర్ తయారీలో వర్తించే ఇతర సిరామిక్ మెటీరియల్స్, మీకు ఏవైనా విచారణలు ఉంటే లేదా అదనపు వివరాలు అవసరమైతే, దయచేసి మమ్మల్ని సంప్రదించడానికి వెనుకాడకండి.

సంప్రదింపు ఫోన్: +86-13567891907

ఇమెయిల్: sales@semicorex.com