איך מכינים סיליקון קרביד?

להלן סקירה פשוטה של ​​התהליך:

חומרים נדרשים:

סיליקה (SiO2)- חול או קוורץ.

פחמן (C)- בדרך כלל בצורה של קולה נפט או פחם.

צִיוּד:

תנור חשמלי בטמפרטורה גבוהה.

שלבי תהליך האצ'סון:

הכנת אצווה:

מערבבים סיליקה ופחמן בפרופורציה מתאימה (בדרך כלל כחלק סיליקה אחד ל-2.5 חלקי פחמן לפי משקל).

טעינת הכיריים:

מכניסים את התערובת לתנור. התנור הוא בדרך כלל מבנה גלילי גדול המסוגל להגיע לטמפרטורות גבוהות.

חוֹם:
SiO2+3C→SiC+2CO

הפעל זרם חזק על האלקטרודות בתנור. הטמפרטורה בתוך התנור עולה לכ-1 600 - 2 500 מעלות (2 912 - 4 532 מעלות F).

בטמפרטורות אלו מתרחשת תגובה כימית שבה פחמן מגיב עם סיליקון ויוצר סיליקון קרביד, ופחמן חד חמצני כתוצר לוואי:

קירור ואיסוף:

לאחר השלמת התגובה, התנור מתקרר. התוצאה היא תערובת של סיליקון קרביד ופחמן לא מגיב.

לאחר מכן ניתן להפריד את הסיליקון קרביד בשיטות פיזיקליות ולעבד אותו או לעדן אותו בהתאם לטוהר הרצוי ולגודל החלקיקים.

שיטות חלופיות:

שקיעת אדים כימית (CVD):שיטה המשמשת בעיקר לייצור סרטים דקים של סיליקון קרביד על ידי תגובה של סילאן (SiH₄) עם מקור פחמן בטמפרטורות גבוהות.

סינטרה:לחיצה של אבקות של סיליקון ופחמן לתוך תבנית ולאחר מכן חימום שלהן כדי לייצר סיליקון קרביד מוצק.

סינטר ריאקטיבי:שיטה זו משתמשת בתגובה בין סיליקון לפחמן בטמפרטורות ולחץ גבוהים.

יישומים:

סיליקון קרביד משמש במגוון יישומים כולל התקני מוליכים למחצה, חומרים שוחקים וכחומר עקשן בשל מוליכות תרמית גבוהה ועמידות בפני זעזועים תרמיים.