ຜົງ Silicon Carbide (SiC) : ຄຸນສົມບັດ, ການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາ

ສໍາລັບຜູ້ຊື້ລະຫວ່າງປະເທດແລະຜູ້ຈັດການຈັດຊື້, ຄວາມເຂົ້າໃຈ nuances ຂອງຝຸ່ນ silicon carbide ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ຄວາມຕ້ອງການດ້ານວິຊາການ - ມັນເປັນຄວາມຈໍາເປັນໃນການແຂ່ງຂັນ. ບໍ່ວ່າຈະຖືກນໍາໃຊ້ເປັນ deoxidizer ໃນການຜະລິດເຫຼັກກ້າ, ເຄື່ອງຂັດທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງ, ຫຼືອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນໃນເຄື່ອງຈັກໄຟຟ້າ (EV) ໄຟຟ້າ, SiC ສະຫນອງການປະສົມປະສານທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຄວາມແຂງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນ, ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງທາງເຄມີ.

Silicon Carbide (SiC) ແມ່ນຫຍັງ?

Silicon carbide ແມ່ນສານປະກອບ semiconductor ທີ່ປະກອບດ້ວຍຊິລິຄອນແລະຄາບອນ. ໃນທໍາມະຊາດ, ມັນເປັນການຫາຍາກພິເສດ, ພົບເຫັນພຽງແຕ່ໃນຈໍານວນຮ່ອງຮອຍໃນບາງປະເພດຂອງ meteorites ແລະເງິນຝາກ corundum. ດັ່ງນັ້ນ, ເກືອບທັງຫມົດ silicon carbide ທີ່ໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກໍາແມ່ນຜະລິດສັງເຄາະ.

ໂຄງປະກອບການ Crystal

SiC ເປັນເອກະລັກເນື່ອງຈາກວ່າມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນ polymorphism, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມັນສາມາດມີຢູ່ໃນຫຼາຍກ່ວາ 250 ຮູບແບບ crystalline. ໂຄງສ້າງທົ່ວໄປທີ່ສຸດປະກອບມີ:

Alpha Silicon Carbide (α-SiC): ເປັນ polymorph ທົ່ວໄປທີ່ສຸດ, ມີລັກສະນະເປັນໂຄງປະກອບໄປເຊຍກັນ hexagonal. ມັນຄົງທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 1700 ° C.

Beta Silicon Carbide (β-SiC): ຮູບແບບນີ້ມີໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນກ້ອນ (ຄ້າຍກັບເພັດ) ແລະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າ 1700 ° C.

ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະທາງເຄມີຫຼັກ

ເປັນຫຍັງຝຸ່ນ SiC ຈຶ່ງຖືກສະແຫວງຫາ? ການວັດແທກປະສິດທິພາບຂອງມັນແມ່ນບໍ່ມີຕົວຕົນ:

ຄວາມແຂງທີ່ສຸດ: ດ້ວຍຄວາມແຂງຂອງ Mohs ຂອງ 9.0 ຫາ 9.5, ມັນເປັນອັນດັບສອງພຽງແຕ່ເພັດແລະ boron carbide.

ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ: SiC dissipates ຄວາມຮ້ອນໄວກວ່າໂລຫະສ່ວນໃຫຍ່, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ.

ການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຕໍ່າ: ມັນຕ້ານການ warping ຫຼື cracking ພາຍໃຕ້ການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຢ່າງກະທັນຫັນ (ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ).

Inertness ເຄມີ: ມັນທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນສູງຈາກອາຊິດ, ເປັນດ່າງ, ແລະເກືອ molten, ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ.

ຄຸນສົມບັດ Semiconducting: ບໍ່ເຫມືອນກັບສານຂັດອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍ, SiC ເປັນ semiconductor ກວ້າງ, ເຊິ່ງແມ່ນການປະຕິວັດອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ.

ຂະບວນການຜະລິດ: ວິທີການ Acheson ແລະ Beyond

ການຜະລິດຄວາມບໍລິສຸດສູງຜົງ silicon carbideເປັນຂະບວນການທີ່ໃຊ້ທຶນຫຼາຍ ແລະພະລັງງານໜັກ.

ຂະບວນການ Acheson

ປະດິດໂດຍ Edward Goodrich Acheson ໃນປີ 1891, ນີ້ຍັງຄົງເປັນວິທີການຕົ້ນຕໍສໍາລັບການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່.

ວັດຖຸດິບ: ຊາຍຊິລິກາທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ (SiO2) ແລະ petroleum coke (C) ແມ່ນປະສົມ. ໃນບາງກໍລະນີ, ຂີ້ເລື່ອຍແລະເກືອຖືກເພີ່ມເພື່ອຄວບຄຸມ porosity ແລະເອົາ impurities.

ເຕົາໄຟຟ້າ: ປະສົມໄດ້ຖືກຈັດໃສ່ໃນເຕົາເຜົາທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານ. ກະ​ແສ​ໄຟ​ຟ້າ​ແມ່ນ​ຜ່ານ​ແກນ​ກ​ຣາ​ຟ​ໄລ, ເຮັດ​ໃຫ້​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ຂອງ​ປະ​ສົມ​ອ້ອມ​ຂ້າງ​ກັບ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ລະ​ຫວ່າງ 1,700 ° C ແລະ 2,500 ° C.

ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ: ປະຕິກິລິຍາ SiO2 + 3C → SiC + 2CO ເກີດຂື້ນ.

ການຂຸດຄົ້ນ: ເມື່ອເຕົາເຢັນລົງ, ມະຫາຊົນ "ຮູບທໍ່ກົມ" ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ຫຼັກປະກອບດ້ວຍຄວາມບໍລິສຸດສູງສຸດ (Green SiC), ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນນອກໃຫ້ Black SiC.

ການປຸງແຕ່ງເປັນຜົງ

ເມື່ອ​ເກັບ​ກ່ຽວ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​ໄດ້​ແລ້ວ, ພວກ​ມັນ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປຸງ​ແຕ່ງ​ຫຼາຍ​ຂັ້ນ​ຕອນ:

Crushing & Milling: ການນໍາໃຊ້ crushers ຄາງກະໄຕ, hammers, ຫຼືໂຮງງານບານເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນໄປເຊຍກັນເປັນຝຸ່ນ.

ການຈັດປະເພດ (ຂະໜາດ): ການໃຊ້ຈໍສັ່ນ ຫຼືເຄື່ອງຈັດປະເພດອາກາດ ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າຝຸ່ນມີຂະໜາດຕາມຂະໜາດສະເພາະ (ເຊັ່ນ: ມາດຕະຖານ FEPA, JIS ຫຼື ANSI).

ການລ້າງອາຊິດແລະການເຮັດໃຫ້ບໍລິສຸດ: ເພື່ອເອົາທາດເຫຼັກທີ່ຕົກຄ້າງ, ຊິລິໂຄນ, ຫຼືຄາບອນ, ຝຸ່ນມັກຈະຖືກປະຕິບັດດ້ວຍສານເຄມີເພື່ອບັນລຸລະດັບຄວາມບໍລິສຸດ 98% ຫາ 99.9%.

ສີດໍາທຽບກັບສີຂຽວ Silicon Carbide: ຄວາມເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງ

ໃນຕະຫຼາດໂລກ, ຝຸ່ນ SiC ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຈັດປະເພດໂດຍສີຂອງມັນ, ເຊິ່ງສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມບໍລິສຸດແລະການນໍາໃຊ້ທີ່ມີຈຸດປະສົງ.

ສີດໍາ Silicon Carbide (SiC ສີດໍາ)

Black SiC ມີປະມານ 95% ຫາ 98% SiC. ສີ​ເຂັ້ມ​ຂອງ​ມັນ​ແມ່ນ​ເນື່ອງ​ມາ​ຈາກ​ປະ​ລິ​ມານ​ການ​ຕາມ​ຮອຍ​ຂອງ​ທາດ​ເຫຼັກ​ແລະ​ທາດ​ກາກ​ບອນ impurities​.

ລັກສະນະ: ແຂງກວ່າເລັກນ້ອຍແຕ່ອ່ອນກວ່າ SiC ສີຂຽວ.

ທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບ: ການຫມຸນວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມທົນທານສູງເຊັ່ນ: ເຫລໍກ, ໂລຫະທີ່ບໍ່ແມ່ນທາດເຫຼັກ (ທອງແດງ, ອາລູມິນຽມ), ແລະວັດສະດຸທີ່ບໍ່ແມ່ນໂລຫະ (ຫີນ, ຢາງ, ໄມ້). ມັນຍັງເປັນທາງເລືອກຕົ້ນຕໍສໍາລັບການ deoxidization ໂລຫະ.

ສີຂຽວ Silicon Carbide (ສີຂຽວ SiC)

ສີຂຽວ SiC ແມ່ນຕົວແປທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງກວ່າ, ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນເກີນ 99% ເນື້ອໃນ SiC.

ລັກສະນະ: ຄວາມແຂງທີ່ສູງຂຶ້ນແລະພະລັງງານຕັດດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບ SiC ສີດໍາ.

ທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບ: ການຂັດຄວາມຊັດເຈນຂອງວັດສະດຸແຂງແລະ brittle ເຊັ່ນ: tungsten carbide, ແກ້ວ optical, ceramics, ແລະ wafers semiconductor.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາຕົ້ນຕໍ

ໂລຫະ ແລະ ເຫຼັກກ້າ

ໃນອຸດສາຫະກໍາໂລຫະ, ຝຸ່ນ SiC ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ deoxidizer ມີອໍານາດແລະແຫຼ່ງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟໃນ cupolas ແລະ furnaces arc ໄຟຟ້າ.

ຄຸນ​ປະ​ໂຫຍດ​: ມັນ​ປັບ​ປຸງ​ຄວາມ​ຄ່ອງ​ຕົວ​ຂອງ​ໂລ​ຫະ​ທີ່​ລະ​ລາຍ​, ປັບ​ປຸງ​ອັດ​ຕາ​ການ​ຟື້ນ​ຕົວ​ຂອງ Silicon ແລະ​ກາກ​ບອນ​, ແລະ​ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ພະ​ລັງ​ງານ​ໂດຍ​ລວມ​ຂອງ​ຂະ​ບວນ​ການ​ລະ​ລາຍ​.

ການຜະລິດທາດເຫຼັກສຽງໂຫວດທັງຫມົດ: ມັນສົ່ງເສີມການສ້າງຕັ້ງຂອງ flakes graphite, ນໍາໄປສູ່ການຫລໍ່ເຫລໍກສີຂີ້ເຖົ່າແລະ ductile ຄຸນນະພາບສູງ.

Abrasives ແລະການສໍາເລັດຮູບພື້ນຜິວ

ນີ້ແມ່ນບາງທີການນໍາໃຊ້ແບບດັ້ງເດີມທີ່ສຸດຂອງຝຸ່ນ SiC.

ເຄື່ອງຂັດທີ່ຜູກມັດ: ໃຊ້ເພື່ອຜະລິດລໍ້ຂັດ ແລະແຜ່ນຕັດ.

ຂັດເຄືອບ: ໃຊ້ໃນເຈ້ຍຊາຍ ແລະສາຍຂັດຂັດ.

Lapping & Polishing: ຜົງ SiC ລະອຽດຖືກນໍາໃຊ້ໃນ "slurries" ສໍາລັບຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງ lapping ຂອງວາວ, ເກຍ, ແລະ substrates semiconductor.

Refractories ແລະ Ceramics

ເນື່ອງ​ຈາກ​ຈຸດ​ລະ​ລາຍ​ສູງ​ຂອງ​ຕົນ (ມັນ sublimes ຢູ່​ທີ່​ປະ​ມານ 2,700 ° C​) ແລະ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ຂອງ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ຕ​່​ໍ​າ​, SiC ເປັນ​ອຸ​ປະ​ກອນ​ການ refractory ຊັ້ນ​ນໍາ​.

ເຕົາເຜົາ: ແຜ່ນ siC ແລະ beams ຖືກໃຊ້ໃນເຕົາເຜົາເຊລາມິກເພາະວ່າພວກມັນບໍ່ຜິດປົກກະຕິພາຍໃຕ້ການໂຫຼດຫນັກໃນອຸນຫະພູມທີ່ຮຸນແຮງ.

ເຊລາມິກດ້ານວິຊາການ: ໃຊ້ໃນເສື້ອຄຸມລູກປືນ, ແຫວນປະທັບຕາສໍາລັບປັ໊ມ, ແລະແຜ່ນເບກລົດຍົນ.

ເອເລັກໂຕຣນິກຂັ້ນສູງ (ການປະຕິວັດ SiC)

ສະຕະວັດທີ 21 ໄດ້ເຫັນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຄວາມຕ້ອງການ SiC ສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາ semiconductor.

ອຸປະກອນພະລັງງານ: MOSFETs ແລະ diodes ທີ່ອີງໃສ່ SiC ແມ່ນມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກ່ວາອົງປະກອບຂອງຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມ. ພວກມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບລະບົບການສາກໄຟໄວແລະ inverters ໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ (EVs).

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານ 5G:SiC ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນແຜ່ນຍ່ອຍສຳລັບ Gallium Nitride(GaN) ໃນອຸປະກອນ SiC, ເຊິ່ງໃຊ້ພະລັງງານກັບສະຖານີຖານ 5G ຄວາມຖີ່ສູງ.

ມາດຕະຖານຄຸນນະພາບທົ່ວໂລກສໍາລັບຝຸ່ນ SiC

ໃນເວລາທີ່ການສະຫນອງຜົງ SiCສາກົນ, ຜູ້ຊື້ຕ້ອງຊອກຫາລະບົບການຈັດອັນດັບຕ່າງໆ:

FEPA(ສະຫະພັນຜູ້ຜະລິດເຄື່ອງຂັດສີເອີຣົບ):ໃຊ້ຄຳນຳໜ້າ "F"(ສຳລັບເຄື່ອງຂັດທີ່ຕິດກັນ) ແລະ"P"(ສຳລັບເຄື່ອງຂັດເຄືອບ)ຄຳນຳໜ້າ(ເຊັ່ນ:F240,P1200).

JIS(ມາດຕະຖານອຸດສາຫະກຳຍີ່ປຸ່ນ): ທົ່ວໄປໃນຕະຫຼາດອາຊີ(ເຊັ່ນ: #3000).

ANSI (ສະຖາບັນມາດຕະຖານແຫ່ງຊາດອາເມລິກາ): ໄດ້ມາດຕະຖານສໍາລັບຕະຫຼາດອາເມລິກາເຫນືອ.

ລະດັບຄວາມບໍລິສຸດ:

ເກຣດໂລຫະ: 88%-95%SiC.

ເກຣດ Abrasive: 96%-98.5%SiC.

ຄວາມບໍລິສຸດສູງ / ເກຣດເຊລາມິກ: 99%SiC.

ຜົງ Silicon carbide ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາເຄື່ອງຂັດແບບງ່າຍໆ. ມັນເປັນວັດສະດຸເຕັກໂນໂລຢີສູງທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງອຸດສາຫະກໍາຫນັກແບບດັ້ງເດີມແລະອະນາຄົດຂອງພະລັງງານທີ່ສະອາດ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈຊັ້ນຮຽນ, ວິທີການຜະລິດແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, ຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານໂລຫະແລະຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານການຈັດຊື້ສາມາດຮັບປະກັນວ່າພວກເຂົາເລືອກຜະລິດຕະພັນທີ່ເຫມາະສົມເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະຕິບັດງານແລະຄຸນນະພາບຂອງຜະລິດຕະພັນ.