ម្សៅ Silicon Carbide (SiC) : លក្ខណៈសម្បត្តិ កម្មវិធីឧស្សាហកម្ម

សម្រាប់អ្នកទិញអន្តរជាតិ និងអ្នកគ្រប់គ្រងលទ្ធកម្ម ការយល់ដឹងអំពីភាពខុសប្លែកគ្នានៃម្សៅស៊ីលីកុន កាបូអ៊ីដ មិនមែនគ្រាន់តែជាតម្រូវការបច្ចេកទេសនោះទេ វាគឺជាតម្រូវការប្រកួតប្រជែង។ មិនថាវាត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុ deoxidizer ក្នុងការផលិតដែក សារធាតុសំណឹកដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ឬជាធាតុផ្សំសំខាន់នៅក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចថាមពលរបស់រថយន្ត (EV) នោះទេ SiC ផ្តល់នូវការរួមបញ្ចូលគ្នាតែមួយគត់នៃភាពរឹង ចរន្តកំដៅ និងស្ថេរភាពគីមី។

តើស៊ីលីកុនកាបូន (SiC) ជាអ្វី?

Silicon carbide គឺជាសារធាតុ semiconductor ដែលផ្សំឡើងពីស៊ីលីកុន និងកាបូន។ នៅក្នុងធម្មជាតិ វាកម្រមានណាស់ ដែលត្រូវបានរកឃើញតែក្នុងបរិមាណដាននៅក្នុងប្រភេទខ្លះនៃអាចម៍ផ្កាយ និងប្រាក់បញ្ញើ corundum ។ ដូច្នេះហើយ ស្ទើរតែទាំងអស់ស៊ីលីកុនកាបូនដែលប្រើក្នុងឧស្សាហកម្មត្រូវបានផលិតដោយសំយោគ។

រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់

SiC មានលក្ខណៈប្លែកពីគេ ព្រោះវាបង្ហាញពហុម៉ូហ្វីស មានន័យថាវាអាចមាននៅក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់ជាង 250។ រចនាសម្ព័ន្ធទូទៅបំផុតរួមមាន:

Alpha Silicon Carbide (α-SiC)៖ ប៉ូលីម័រទូទៅបំផុត ដែលកំណត់ដោយរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ឆកោន។ វាមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពលើសពី 1700 អង្សាសេ។

Beta Silicon Carbide (β-SiC)៖ ទម្រង់នេះមានរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់គូប (ស្រដៀងនឹងពេជ្រ) ហើយត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពក្រោម 1700°C។

លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវិទ្យា និងគីមីសំខាន់ៗ

ហេតុអ្វីបានជាម្សៅ SiC ត្រូវបានគេស្វែងរកយ៉ាងដូច្នេះ? រង្វាស់នៃការអនុវត្តរបស់វាគឺមិនអាចប្រៀបផ្ទឹមបាន៖

ភាពរឹងខ្លាំង៖ ជាមួយនឹងភាពរឹង Mohs ពី 9.0 ទៅ 9.5 វាស្ថិតនៅលំដាប់ទីពីរបន្ទាប់ពីពេជ្រ និង boron carbide ។

ចរន្តកំដៅខ្ពស់៖ SiC បញ្ចេញកំដៅលឿនជាងលោហៈភាគច្រើន ដែលធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់បរិស្ថានដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

ការពង្រីកកំដៅទាប៖ វាទប់ទល់នឹងការវាយលុក ឬការបំបែកនៅក្រោមការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពភ្លាមៗ (ធន់នឹងការឆក់កម្ដៅដ៏ល្អ)។

ភាពអសកម្មគីមី៖ វាមានភាពធន់ទ្រាំខ្ពស់ចំពោះការច្រេះពីអាស៊ីត អាល់កាឡាំង និងអំបិលរលាយ ទោះបីជានៅសីតុណ្ហភាពកើនឡើងក៏ដោយ។

លក្ខណៈសម្បត្តិ Semiconducting: មិនដូចសារធាតុ abrasives ផ្សេងទៀត SiC គឺជា semiconductor ធំទូលាយ ដែលកំពុងធ្វើបដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិចថាមពល។

ដំណើរការផលិត៖ វិធីសាស្ត្រ Acheson និងលើសពីនេះ។

ការផលិតភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។ម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនគឺជាដំណើរការដែលពឹងផ្អែកខ្លាំង និងថាមពលខ្លាំង។

ដំណើរការ Acheson

បង្កើតឡើងដោយ Edward Goodrich Acheson ក្នុងឆ្នាំ 1891 នេះនៅតែជាវិធីសាស្រ្តចម្បងសម្រាប់ផលិតកម្មទ្រង់ទ្រាយធំ។

វត្ថុធាតុដើម៖ ខ្សាច់ស៊ីលីកាដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ (SiO2) និងប្រេងកូកាកូឡា (C) ត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នា។ ក្នុងករណីខ្លះ sawdust និងអំបិលត្រូវបានបន្ថែមដើម្បីគ្រប់គ្រង porosity និងយក impurities ។

ចង្រ្កានអគ្គីសនី៖ ល្បាយនេះត្រូវបានដាក់ក្នុងឡដែលធន់ទ្រាំ។ ចរន្តអគ្គិសនីត្រូវបានឆ្លងកាត់ស្នូលក្រាហ្វិច ដែលកំដៅល្បាយជុំវិញទៅសីតុណ្ហភាពចន្លោះពី 1,700°C និង 2,500°C។

ប្រតិកម្មគីមី៖ ប្រតិកម្ម SiO2 + 3C → SiC + 2CO កើតឡើង។

ការប្រមូលផល៖ នៅពេលដែលចង្ក្រានត្រជាក់ ម៉ាស់ "ស៊ីឡាំង" ដ៏ធំនៃគ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ស្នូលមានផ្ទុកនូវភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បំផុត (Green SiC) ខណៈពេលដែលស្រទាប់ខាងក្រៅផ្តល់ទិន្នផល Black SiC ។

កែច្នៃទៅជាម្សៅ

នៅពេលដែលគ្រីស្តាល់ឆៅត្រូវបានប្រមូលផល ពួកវាឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលជាច្រើននៃដំណើរការ៖

ការកិន និងកិន៖ ដោយប្រើម៉ាស៊ីនកិនថ្គាម ម៉ាស៊ីនកិនញញួរ ឬម៉ាស៊ីនកិនគ្រាប់ ដើម្បីកាត់បន្ថយគ្រីស្តាល់ទៅជាម្សៅ។

ការចាត់ថ្នាក់ (ទំហំ)៖ ការប្រើប្រាស់អេក្រង់រំញ័រ ឬឧបករណ៍ចាត់ថ្នាក់ខ្យល់ ដើម្បីធានាថាម្សៅបំពេញតាមទំហំគ្រើមជាក់លាក់ (ឧ. ស្តង់ដារ FEPA, JIS ឬ ANSI)។

ការលាងសម្អាត និងបន្សុតអាស៊ីត៖ ដើម្បីយកសំណល់ជាតិដែក ស៊ីលីកុន ឬកាបូនចេញ ម្សៅត្រូវបានព្យាបាលដោយសារធាតុគីមី ដើម្បីឈានដល់កម្រិតភាពបរិសុទ្ធពី 98% ទៅ 99.9% ។

ខ្មៅទល់នឹងបៃតងស៊ីលីកុនកាបូន៖ ការយល់ដឹងពីភាពខុសគ្នា

នៅក្នុងទីផ្សារពិភពលោក ម្សៅ SiC ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមពណ៌របស់វា ដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីភាពបរិសុទ្ធ និងការប្រើប្រាស់ដែលមានបំណង។

Black Silicon Carbide (SiC ខ្មៅ)

Black SiC មាន SiC ប្រហែល 95% ទៅ 98%។ ពណ៌​ងងឹត​របស់​វា​គឺ​ដោយ​សារ​បរិមាណ​ដាន​នៃ​ជាតិ​ដែក និង​កាបូន​មិន​បរិសុទ្ធ។

លក្ខណៈ៖ រឹងជាងបន្តិច ប៉ុន្តែមានភាពផុយជាង SiC ពណ៌បៃតង។

ល្អបំផុតសម្រាប់៖ កិនវត្ថុធាតុដើមដែលមានកម្លាំង tensile ខ្ពស់ដូចជា ដែកវណ្ណះ លោហៈមិនមែនដែក (ទង់ដែង អាលុយមីញ៉ូម) និងវត្ថុធាតុដើមមិនមែនលោហធាតុ (ថ្ម កៅស៊ូ ឈើ)។ វាក៏ជាជម្រើសចម្បងសម្រាប់ការ deoxidization លោហធាតុផងដែរ។

Green Silicon Carbide (Green SiC)

Green SiC គឺជាវ៉ារ្យ៉ង់នៃភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ជាង ដែលជាធម្មតាលើសពី 99% មាតិកា SiC ។

លក្ខណៈ៖ ភាពរឹងខ្ពស់ និងថាមពលកាត់ល្អជាងបើធៀបនឹង SiC ពណ៌ខ្មៅ។

ល្អបំផុតសម្រាប់៖ ការកិនដោយភាពជាក់លាក់នៃវត្ថុធាតុរឹង និងផុយ ដូចជា តង់ស្តែន កាបោន កញ្ចក់អុបទិក សេរ៉ាមិច និង វ៉ាហ្វឺរសេកុងឌ្រីត។

កម្មវិធីឧស្សាហកម្មបឋម

លោហធាតុ និងការផលិតដែក

នៅក្នុងឧស្សាហកម្មលោហធាតុ ម្សៅ SiC ដើរតួជាសារធាតុ deoxidizer និងជាប្រភពឥន្ធនៈដ៏មានឥទ្ធិពលនៅក្នុង cupolas និង electric arc furnaces។

អត្ថប្រយោជន៍៖ វាធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរលោងនៃលោហៈរលាយ បង្កើនអត្រានៃការស្តារស៊ីលីកុន និងកាបូន និងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលទាំងមូលនៃដំណើរការរលាយ។

ការផលិតដែកវណ្ណះ៖ វាជំរុញការបង្កើតដុំក្រាហ្វីត ដែលនាំឱ្យដែកប្រផេះ និងដែកមានគុណភាពខ្ពស់ជាង។

សំណឹក និងការបញ្ចប់ផ្ទៃ

នេះប្រហែលជាការប្រើប្រាស់ម្សៅ SiC ជាប្រពៃណីបំផុត។

Bonded abrasives: ប្រើសម្រាប់ផលិតកង់កិន និងកាត់ឌីស។

សារធាតុសំណឹកស្រោប៖ ប្រើក្នុងក្រដាសខ្សាច់ និងខ្សែក្រវាត់ប៉ូលា។

Lapping & Polishing: ម្សៅ SiC ល្អត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុង "slurries" សម្រាប់ភាពជាក់លាក់នៃសន្ទះបិទបើក ប្រអប់លេខ និងស្រទាប់ខាងក្រោម semiconductor ។

សារធាតុជ័រ និងសេរ៉ាមិច

ដោយសារតែចំណុចរលាយខ្ពស់របស់វា (វា sublimes នៅប្រហែល 2,700 ° C) និងការពង្រីកកំដៅទាប SiC គឺជាសម្ភារៈ refractory កំពូល។

គ្រឿងសង្ហារឹម Kiln: ចាន និងធ្នឹម SiC ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងឡដុតសេរ៉ាមិចព្រោះវាមិនខូចទ្រង់ទ្រាយនៅក្រោមបន្ទុកធ្ងន់នៅសីតុណ្ហភាពខ្លាំង។

សេរ៉ាមិចបច្ចេកទេស៖ ប្រើក្នុងអាវការពារគ្រាប់កាំភ្លើង ចិញ្ចៀនសម្រាប់បូម និងឌីសហ្វ្រាំងរថយន្ត។

អេឡិចត្រូនិកទំនើប (បដិវត្តន៍ស៊ីស៊ី)

សតវត្សទី 21 បានឃើញការកើនឡើងនៃតម្រូវការ SiC សម្រាប់ឧស្សាហកម្ម semiconductor ។

ឧបករណ៍ថាមពល៖ MOSFETs និង diodes ដែលមានមូលដ្ឋានលើ SiC មានប្រសិទ្ធភាពជាងសមាសធាតុស៊ីលីកុនប្រពៃណី។ ពួកវាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រព័ន្ធសាកថ្មលឿន និងអាំងវឺតទ័រនៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនី (EVs)។

ហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធ 5G៖ SiC បម្រើជាស្រទាប់ខាងក្រោមសម្រាប់ Gallium Nitride (GaN) នៅលើឧបករណ៍ SiC ដែលផ្តល់ថាមពលដល់ស្ថានីយ៍មូលដ្ឋាន 5G ប្រេកង់ខ្ពស់។

ស្តង់ដារគុណភាពសកលសម្រាប់ម្សៅ SiC

នៅពេលដែលប្រភពម្សៅ SiCជាអន្តរជាតិ អ្នកទិញត្រូវតែរុករកប្រព័ន្ធចំណាត់ថ្នាក់ផ្សេងៗ៖

FEPA (សហព័ន្ធអ្នកផលិតសារធាតុសំណឹកនៅអឺរ៉ុប)៖ ប្រើបុព្វបទ "F" (សម្រាប់សារធាតុសំណប៉ាហាំងដែលមានចំណង) និង "P" (សម្រាប់សារធាតុសំណឹកស្រោប) (ឧ. F240, P1200)។

JIS(ស្តង់ដារឧស្សាហកម្មជប៉ុន)៖ ជាទូទៅនៅក្នុងទីផ្សារអាស៊ី (ឧ. #3000)។

ANSI (វិទ្យាស្ថានស្តង់ដារជាតិអាមេរិក): ស្តង់ដារសម្រាប់ទីផ្សារអាមេរិកខាងជើង។

កម្រិតនៃភាពបរិសុទ្ធ៖

ថ្នាក់លោហធាតុ: 88% -95% SiC ។

កម្រិតសំណឹក៖ 96%-98.5%SiC។

ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ / ថ្នាក់សេរ៉ាមិច: 99% SiC ។

ម្សៅ Silicon carbide គឺច្រើនជាងសារធាតុសំណឹកសាមញ្ញ។ វាគឺជាសម្ភារៈបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់ដែលភ្ជាប់គម្លាតរវាងឧស្សាហកម្មធុនធ្ងន់ប្រពៃណី និងអនាគតនៃថាមពលស្អាត។ ដោយការយល់ដឹងអំពីចំណាត់ថ្នាក់ វិធីសាស្រ្តផលិត និងកម្មវិធីរបស់វា អ្នកជំនាញផ្នែកលោហធាតុ និងអ្នកឯកទេសលទ្ធកម្មអាចធានាថាពួកគេជ្រើសរើសផលិតផលត្រឹមត្រូវ ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការ និងគុណភាពផលិតផលរបស់ពួកគេ។