Produktionsprocess för kiselkarbid

Kiselkarbid (SiC) är ett högpresterande halvledarmaterial som ofta används i kraftelektronik, optoelektronik och radiofrekvensenheter på grund av dess utmärkta hög-temperaturmotstånd, hög-spänningsresistans och hög-frekvens. Produktionsprocessen av kiselkarbid inkluderar huvudsakligen följande steg:

Råmaterialberedning: De huvudsakliga råvarorna för produktion av kiselkarbid är kiselpulver med hög -renhet och kolpulver. Kiselpulvrets renhet måste vanligtvis vara över 99,999 %, medan hög-renhetsgrafit eller petroleumkoks måste användas för kolpulvret. Renheten hos råvarorna påverkar direkt slutproduktens prestanda.

Blandning och formning: Kiselpulver och kolpulver blandas i en viss proportion, vanligtvis med ett molförhållande mellan kol-till-kisel kontrollerat till ungefär 1:1. Det blandade pulvret pressas sedan till en grön kropp. Formning kan göras genom kallpressning eller varmpressning, beroende på kraven för efterföljande processer.

Hög-temperaturreaktionssyntes: Den gjutna gröna kroppen genomgår reaktionssyntes i en hög-temperaturugn, med temperaturen vanligtvis kontrollerad mellan 1600-2500 grader. Under denna process reagerar kisel och kol kemiskt för att bilda kiselkarbid. Reaktionstiden varierar från flera timmar till tiotals timmar, beroende på ugnstyp och processparametrar.

Krossning och sortering: De syntetiserade kiselkarbidblocken måste krossas och sorteras för att erhålla kiselkarbidpulver med den partikelstorlek som krävs. Krossutrustning inkluderar vanligtvis käftkrossar eller kulkvarnar, medan sortering uppnås genom siktning eller luftklassificering.

Reningsbehandling: För att ta bort föroreningar som introduceras under syntesen kräver kiselkarbidpulver syratvätt eller hög-temperaturrening. Syratvättning använder vanligtvis saltsyra eller fluorvätesyra, medan hög-temperaturrening utförs under en inert atmosfär vid temperaturer som överstiger 2000 grader.

Sintring och förtätning: För tillämpningar som kräver kiselkarbid med hög-densitet måste pulvret sintras. Sintringsmetoder inkluderar trycklös sintring, varmpressning och varm isostatisk pressning. Sintringstemperaturer är vanligtvis mellan 1800-2200 grader, och tillsats av sintringshjälpmedel som bor eller aluminium kan främja förtätning.

Bearbetning och testning: Det sintrade kiselkarbidämnet kräver bearbetning (såsom skärning, slipning och polering) för att uppnå de slutliga dimensions- och ytprecisionskraven. Efter bearbetning är rigorösa prestandatester nödvändiga, inklusive densitet, hårdhet, värmeledningsförmåga och elektriska egenskaper.