Is e stuth amh a th’ ann am pùdar silicon carbide a thathas a’ cleachdadh ann am meatailteachd pùdar; gu sònraichte, bidh carbide silicon dubh mar as trice air a chleachdadh airson stuthan giullachd le neart tensile nas ìsle - leithid iarann teilgte agus meatailtean neo-iarannach - a bharrachd air stuthan neo-mheatailteach leithid clach is leathar. An coimeas ri sin, thathas a’ cleachdadh an carbide sileacain uaine le fìor-ghlan nas trice airson stuthan cruaidh is brisg a bhleith gu mionaideach, leithid carbides cemented (carbide tungsten), glainne optigeach, agus ceirmeag àrd-inbhe.
Tha eachdraidh silicon carbide na theisteanas air innleachdas daonna. Fhad ‘s a tha e a’ tachairt gu nàdarra ann an cruth moissanite mèinnearach a tha gu math tearc - nach fhaighear ach ann an suimean lorg ann am meteorites - tha saoghal a ’ghnìomhachais gu tur an urra ri cinneasachadh synthetigeach. Tha pròiseas Acheson fhathast na inbhe òir airson cinneasachadh, ged a chaidh ùrachadh thar deicheadan gus èifeachdas lùtha agus purrachd toraidh a leasachadh. Bidh an carbide sileaconach “amh" a thig às an uairsin air a phronnadh, air a nighe, agus air a rangachadh gu faiceallach ann an diofar mheudan gus am pùdar sgrìobach silicon carbide a bhios sinn a’ cleachdadh an-diugh a chruthachadh.
Tha rangachadh nam pùdar sin air a riaghladh le inbhean eadar-nàiseanta leithid FEPA (Caidreachas Riochdairean Eòrpach sgrìoban), ANSI (Institiud Inbhean Nàiseanta Ameireagaidh), agus JIS (Inbhean Gnìomhachais Iapanach). Bidh na h-inbhean sin a’ dèanamh cinnteach gu bheil an cuairteachadh meud mìrean cunbhalach, a tha deatamach airson crìochnachaidhean uachdar a tha dùil a choileanadh ann an obair lapping, snasadh agus bleith. Dh ’fhaodadh pùdar le cuairteachadh meud gràin farsaing sgrìoban domhainn adhbhrachadh ann am pìos obrach fìnealta, ach tha pùdar fo smachd teann a’ dèanamh cinnteach à crìochnachadh èideadh de chàileachd àrd.
Bidh purrachd ceimigeach pùdar sgrìobach silicon carbide a ’dearbhadh na feartan fiosaigeach aige agus an tagradh a tha san amharc. Tha pùdar sgrìobach àrd-inbhe air an seòrsachadh a rèir an susbaint SiC, le ceudadan nas àirde mar as trice a’ nochdadh cruas nas fheàrr agus èifeachdas gearraidh. Gu h-ìosal tha mion-sgrùdadh mionaideach air an sgrìobhadh ceimigeach àbhaisteach airson an dà chuid Black and Green Silicon Carbide.
| Comh-phàirt | Black Silicon Carbide (%) | Green Silicon Carbide (%) |
|---|---|---|
| Silicon Carbide (SiC) | 98.00 - 98.80 | 99.00 - 99.50 |
| Carbon an-asgaidh (C) | ≤ 0.20 | ≤ 0.15 |
| Ferric Oxide (Fe2O3) | ≤ 0.30 | ≤ 0.10 |
| Stuth Magnetic | ≤ 0.005 | ≤ 0.003 |
| Neo-dhìomhaireachd eile | Lorg | Lorg |
Tha purrachd nas àirde de carbide silicon uaine (gu tric nas àirde na 99% SiC) air a choileanadh tro thaghadh stuthan amh nas cruaidhe agus smachd nas mionaidiche air àile an fhùirneis. Tha an purrachd nas àirde seo ag eadar-theangachadh gu structar gràin nas gèire agus coileanadh nas fheàrr ann an tagraidhean bleith àrd-chruinneas.
Is e coileanadh meacanaigeach pùdar sgrìobach silicon carbide a tha ga chuir air leth bho sgrìoban traidiseanta leithid alùmanum ogsaid no garnet. Tha a chruas agus seasmhachd teirmeach am measg an fheadhainn as àirde airson stuthan synthetigeach. Tha an clàr gu h-ìosal a’ mìneachadh nam prìomh fheartan meacanaigeach agus corporra a tha a’ mìneachadh a ghoireas gnìomhachais.
| Seilbh | Luach àbhaisteach | Aonad Tomhais |
|---|---|---|
| Structar Crystal | Hexagonal /Alfa | - |
| Mohs cruas | 9.2 - 9.5 | Sgèile 1-10 |
| cruas Knoop (K100) | 2400 - 2800 | kg /mm² |
| Dùmhlachd | 3.15 - 3.25 | g/cm³ |
| Rubha leaghaidh | 2,730 (Sgaradh) | °C |
| Giùlan teirmeach | 60 - 150 | W /m·K |
| Neart teannachaidh | 3.9 - 4.5 | GPa |
Mar thoradh air na feartan meacanaigeach sin, chan e a-mhàin gu bheil carbide silicon na shàr sgrìobach ach cuideachd na stuth teasairginn adhartach. Tha a chomas air ionracas structarail agus cruas a chumail aig teòthachd nas àirde na 1,000 ° C ga dhèanamh air leth freagarrach airson àirneis àth àrd-teòthachd agus luchd-iomlaid teas.
Tha pùdar sgrìobach silicon carbide a’ tabhann seata sònraichte de bhuannachdan a tha ga fhàgail mar an roghainn as fheàrr leotha airson gnìomhan gnìomhachais dùbhlanach. Bidh na feartan sin a ’dèanamh cinnteach gu bheil an stuth a’ coileanadh gu h-èifeachdach fo chuideam àrd agus fìor theodhachd.
Bidh na buannachdan sin ag eadar-theangachadh gu dìreach gu sàbhalaidhean cosgais do luchd-saothrachaidh le bhith a’ lughdachadh caitheamh innealan agus ag àrdachadh astar cearcallan cinneasachaidh. Ann an obair bleith àrd-astar, tha comas pùdar sgrìobach silicon carbide gus a “bite” a chumail a’ leantainn gu nas lugha de bhealaich a tha a dhìth agus crìoch uachdar nas fheàrr.
Tha sùbailteachd pùdar sgrìobach silicon carbide a’ leigeil leis a bhith air a chleachdadh thairis air raon farsaing de ghnìomhachasan. Bho saothrachadh traidiseanta gu teicneòlas ùr-nodha, tha na tagraidhean aige cha mhòr gun chrìoch.
Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha sgrùdadh cùise cudromach a 'toirt a-steach gnìomhachas na grèine. Mar a bhios an saoghal a’ gluasad a dh’ ionnsaigh lùth ath-nuadhachail, tha cinneasachadh sileacain àrd-ghlan airson panalan grèine air a bhith gu mòr an urra ri pùdar sgrìobach silicon carbide airson a bhith a’ sgoltadh ingotan sileacain a-steach do wafers tana. Fhad ‘s a tha uèir daoimean air fàs mòr-chòrdte, tha siodar SiC fhathast na dhòigh riatanach airson tagraidhean sònraichte àrd-chruinneas san roinn seo.
Ged a tha an aon cheimigeachd bunaiteach aig an dà sheòrsa, tha na h-eadar-dhealachaidhean seòlta eadar pùdar sgrìobach carbide silicon dubh is uaine deatamach airson builean gnìomhachais sònraichte. Tha carbide silicon dubh air a thoirt a-mach le bhith ag ath-fhreagairt silica agus carbon le beagan salainn agus min-sàibh. Tha làthaireachd nan stuthan cur-ris sin a’ leantainn gu purrachd beagan nas ìsle ach a’ cruthachadh gràn nas cruaidhe a tha sàr-mhath airson a bhith a’ bleith stuthan mar chlach agus iarann.
Tha carbide silicon uaine air a thoirt a-mach le bhith a’ cleachdadh ìre nas àirde de stuthan amh agus às aonais cuid de stuthan cur-ris, a’ leantainn gu criostal uaine nas glaine agus nas soilleire. Tha e nas friable (briseadh nas fhasa) na SiC dubh, a tha coltach ri ana-cothrom, ach gu dearbh tha e na bhuannachd airson gnìomhan mionaideach. Tha an sùbailteachd àrd a’ dèanamh cinnteach gu bheil an sgrìobach fhathast geur fad a bheatha, ga fhàgail mar a’ phrìomh roghainn airson a bhith a’ bleith innealan carbide tungsten agus co-phàirtean dealanach àrd-chruinneas.
Tha èifeachdas pùdar sgrìobach silicon carbide gu ìre mhòr air a dhearbhadh leis a mheud grit. Mar as trice bidh gràinean air an seòrsachadh ann an gritan Macro (F8 gu F220) agus Micro gritan (F230 gu F2000). Is e inbhe FEPA an slat-tomhais cruinne as cumanta airson na meudan sin.
Mar eisimpleir, tha pùdar grit F60 gu math garbh agus air a chleachdadh airson toirt air falbh stuthan trom, leithid a bhith a’ bleith tilgeadh garbh. Air an làimh eile, tha pùdar F1200 na stuth fìor mhath coltach ri flùr a thathas a’ cleachdadh airson a bhith a’ snasadh sgàthanan teileasgop mu dheireadh no airson a bhith a’ tanachadh wafers semiconductor. Tha feum air pròiseas ioma-ìre airson a bhith a’ coileanadh na “Pòlainn Perfect” far am bi teicneòlaiche a’ tòiseachadh le pùdar sgrìobach carbide sileaconach nas garbh agus mean air mhean a’ gluasad gu gritan nas fèarr gus na sgrìoban a dh’ fhàg a’ cheum roimhe a thoirt air falbh.
Tha staitistigean margaidh a ’sealltainn gu bheil an t-iarrtas airson pùdar meanbh-mheudach a’ fàs aig ìre nas luaithe na macro gritan, air a stiùireadh le miniaturization de cho-phàirtean dealanach agus an fheum a tha a ’sìor fhàs airson crìochnachaidhean àrd-chruinneas ann an roinn aerospace. A rèir aithisgean gnìomhachais o chionn ghoirid, tha dùil gum faic a’ mhargaidh SiC meanbh-grit CAGR (Ìre Fàs Bliadhnail Co-fhillte) de chòrr air 5.5% tro 2030.
Chan eil aon de na cleachdaidhean ùr-nodha as inntinniche de phùdar sgrìobach silicon carbide mar sgrìobach, ach mar an ro-ruithear airson wafers SiC a thathas a’ cleachdadh ann an electronics cumhachd. Ach, tha àite dùbailte aig a’ phùdar sgrìobach fhèin an seo. Ann a bhith a’ saothrachadh nan wafers sin, thathas a’ cleachdadh pùdar SiC mar an stuth amh ann an siostaman Physical Vapor Transport (PVT) gus boules SiC aon-criostail fhàs. A bharrachd air an sin, aon uair ‘s gu bheil am boule air fhàs, feumaidh e a bhith air a sgoltadh agus a lìomhadh le bhith a’ cleachdadh pùdar sgrìobach silicon carbide gus an uachdar “epi-deiseil” a tha riatanach airson saothrachadh chip a choileanadh.
Tha semiconductors silicon carbide nas fheàrr na silicon traidiseanta oir is urrainn dhaibh bholtachd nas àirde, teòthachd nas àirde, agus astaran suidse nas luaithe a bhith aca. Tha seo gan dèanamh riatanach airson inverters cumhachd ann an Tesla agus carbadan dealain eile. Mar a bhios margaidh EV a’ leudachadh, tha an t-sèine solair gu lèir - bhon phùdar sgrìobach carbide silicon amh chun mhodal cumhachd crìochnaichte - a’ faicinn tasgadh gun samhail agus adhartas teicneòlach.
Coltach ri pròiseas gnìomhachais sam bith, tha buaidh àrainneachdail aig cinneasachadh agus cleachdadh pùdar sgrìobach silicon carbide. Tha pròiseas Acheson dian air lùth agus a’ toirt a-mach carbon dà-ogsaid mar fo-thoradh. Ach, tha luchd-saothrachaidh ùr-nodha a’ cur an gnìomh teicneòlasan glacaidh gualain agus ag atharrachadh gu stòran lùth ath-nuadhachail gus cumhachd a thoirt dha na fùirneisean aca. A bharrachd air an sin, tha fad-beatha agus èifeachdas SiC mar sgrìobach a’ ciallachadh gu bheil feum air nas lugha de stuth gus gnìomh sònraichte a choileanadh an taca ri sgrìoban nas buige, a’ lughdachadh an t-sruth sgudail iomlan.
A thaobh sàbhailteachd san àite-obrach, tha carbide silicon air a mheas mar "duslach dragh." Ged nach eil e puinnseanta, tha nàdar geur nam mìrean a’ ciallachadh gu bheil toirt a-mach duslach ceart agus uidheamachd dìon pearsanta (PPE) èigneachail ann an àrainneachdan gnìomhachais. Bidh làimhseachadh ceart a’ dèanamh cinnteach gun gabh buannachdan an stuth iongantach seo a chleachdadh gun a bhith a’ toirt buaidh air slàinte an luchd-obrach.
O chionn ghoirid ghluais prìomh neach-saothrachaidh co-phàirtean itealain bho bhith a’ cleachdadh cuibhlichean traidiseanta alùmanum ogsaid gu criosan còmhdaichte le carbide sileaconach agus pùdar airson crìoch a chuir air lannan roth-uidheam air an dèanamh le aloidhean titanium. Bha na toraidhean cudromach. Le bhith a’ cleachdadh cruas nas fheàrr agus feartan teirmeach pùdar sgrìobach silicon carbide, thug an neach-dèanamh cunntas air lùghdachadh 30% ann an ùine giollachd gach lann agus àrdachadh 20% ann am beatha nam meadhanan sgrìobach.
Chuir gnìomh gearraidh geur pùdar SiC casg air “smearing” uachdar titanium, cùis chumanta le sgrìoban nas buige a bhios gu tric a’ leantainn gu lochdan uachdar agus laigsean structarail. Tha an sgrùdadh cùise seo a’ sealltainn mar a bheir atharrachadh gu carbide sileaconach fìor-ghlan buaidh dhìreach air a’ bhun-loidhne agus air càileachd phàirtean a tha deatamach airson sàbhailteachd.
Nuair a thathar a’ ceannach pùdar sgrìobach silicon carbide, is e cunbhalachd càileachd am bàillidh as cudromaiche. Bu chòir do luchd-cleachdaidh gnìomhachais coimhead airson solaraichean a bheir seachad Aithisgean Mion-sgrùdadh Baidse (BAR) no Teisteanasan Mion-sgrùdaidh (COA). Bu chòir dha na sgrìobhainnean sin dearbhadh a dhèanamh air susbaint SiC, cuairteachadh meud gràin (PSD), agus ìrean neo-chunbhalachd.
A bharrachd air an sin, tha cumadh corporra a’ ghràin cudromach. Airson cuid de thagraidhean, is fheàrr le gràn bacach airson seasmhachd, agus airson cuid eile, tha gràn biorach coltach ri snàthad riatanach airson gearradh ionnsaigheach. Bidh solaraiche proifeasanta a’ tabhann diofar chumaidhean gràin agus làimhseachadh uachdar (leithid làimhseachadh teas no còmhdach ceimigeach) gus am pùdar a bharrachadh airson riatanasan sònraichte innealan is stuthan an neach-ceannach.
Tha an àm ri teachd de phùdar sgrìobach silicon carbide a’ coimhead soilleir, air a stiùireadh leis na “Three Electrifications”: dealanachadh còmhdhail, dealanachadh a ’ghriod, agus dealanachadh teas gnìomhachais. Mar a bhios gnìomhachasan cruinne a’ gluasad a dh’ ionnsaigh stuthan nas èifeachdaiche agus nas cruaidhe, cha fhàs an t-iarrtas airson SiC na stuthan sin a chumadh agus a chrìochnachadh.
Tha ùr-ghnàthachadh cuideachd a’ tachairt aig an nano-sgèile. Thathas a’ sgrùdadh pùdair carbide nano-silicon airson an cleachdadh ann an co-phàirtean meatailt-matrix ath-neartaichte agus còmhdach ceirmeag adhartach. Tha na stuthan sin a’ gealltainn co-mheasan neart-gu-cuideam nach fhacas a-riamh a lìbhrigeadh, a dh’ fhaodadh innleadaireachd structarail atharrachadh anns na deicheadan ri teachd. Chan e dìreach “duslach bleith” a th’ ann an silicon carbide tuilleadh; tha e na stuth bunaiteach airson teicneòlas san àm ri teachd.
Ann an geàrr-chunntas, tha pùdar sgrìobach silicon carbide na inneal gnìomhachais iongantach air a mhìneachadh le cruas faisg air daoimean, giùlan teirmeach air leth, agus seasmhachd ceimigeach. Tha sinn air sgrùdadh a dhèanamh air a’ cho-dhèanamh ceimigeach aige, a’ toirt fa-near na h-ìrean fìor-ghlan a tha riatanach airson coileanadh àrd-ìre, agus air ath-sgrùdadh a dhèanamh air a choileanadh meacanaigeach, a tha a’ soilleireachadh a dhreuchd ann an àrainneachdan fìor theodhachd. Bho bhleith trom-dhleastanas iarann teinnteach le SiC dubh gu snasadh mionaideach de semiconductors le SiC uaine, tha sùbailteachd an stuth seo gun samhail. Tha na buannachdan aige, leithid structar criostal biorach agus strì an aghaidh clisgeadh teirmeach, a’ toirt buannachdan faicsinneach a thaobh èifeachdas agus càileachd. Mar a bhios gnìomhachasan a’ tighinn air adhart, gu sònraichte ann an raointean charbadan dealain agus aerospace, bidh carbide sileacain fhathast na so-mhaoin riatanach ann an inneal saothrachaidh cruinneil.
1. Dè an diofar eadar pùdar sgrìobach carbide silicon dubh is uaine?
Tha beagan a bharrachd neo-chunbhalachd ann an carbide silicon dubh agus tha e nas cruaidhe, ga dhèanamh air leth freagarrach airson stuthan le neart tensile ìosal leithid iarann teilgte agus clach. Tha purrachd nas àirde aig carbide silicon uaine (mar as trice> 99%) agus tha e nas friable, ga dhèanamh nas fheàrr airson a bhith a’ bleith stuthan cruaidh mar tungsten carbide agus glainne optigeach.
2. An urrainnear pùdar sgrìobach silicon carbide ath-chleachdadh?
Seadh, ann an iomadh tagradh leithid sgrìobadh gainmhich no pròiseasan lapping sònraichte, faodar SiC fhaighinn air ais agus ath-chleachdadh grunn thursan. Ach, leis gu bheil e friable, brisidh na gràinean sìos gu meudan nas lugha le gach cleachdadh, mu dheireadh a’ call an èifeachd airson an t-sònrachadh tùsail.
3. A bheil silicon carbide nas cruaidhe na aluminium oxide?
Tha, tha silicon carbide gu math nas duilghe na aluminium oxide. Air sgèile Mohs, tha SiC aig ìre 9.2 gu 9.5, ach tha alùmanum ocsaid timcheall air 9.0. Tha seo a’ dèanamh SiC nas fheàrr airson a bhith a’ gearradh tro stuthan nas cruaidhe no nas brisg.
4. A bheil pùdar silicon carbide cunnartach?
Tha SiC mar as trice air a mheas neo-phuinnseanta agus chan eil e air a chomharrachadh mar carcinogen. Ach, mar phùdar mìn sam bith, le bhith ga thoirt a-steach faodaidh e irioslachd analach adhbhrachadh. Cleachd fionnarachadh ceart an-còmhnaidh agus caith masg duslach no analach nuair a bhios tu a’ làimhseachadh am pùdar ann an staid thioram.
5. Ciamar a roghnaicheas mi am meud grit ceart airson mo phròiseact?
Tha an roghainn an urra ris a’ chrìoch a tha thu ag iarraidh. Tha àireamhan grit nas ìsle (me, F24, F36) garbh agus air an cleachdadh airson stuthan a thoirt air falbh gu luath. Tha àireamhan grit nas àirde (me, F600, F1000) ceart gu leòr agus air an cleachdadh airson crìochnachaidhean rèidh, coltach ri sgàthan. Gu math tric, feumaidh pròiseact sreath de ghreanan bho garbh gu càin.
6. A bheil pùdar sgrìobach silicon carbide a 'tighinn gu crìch?
Chan e, is e mèinnear seasmhach ceimigeach a th’ ann an silicon carbide agus cha bhith e a’ tighinn gu crìch no a ’crìonadh thar ùine ma thèid a stòradh ann an àrainneachd thioram, ghlan. Is e a’ phrìomh dhragh aig àm stòraidh casg a chuir air taiseachd, a dh’ fhaodadh gum bi am pùdar a ’tuiteam.
.png)
