സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) പൊടി : പ്രോപ്പർട്ടികൾ, വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

അന്താരാഷ്ട്ര വാങ്ങുന്നവർക്കും സംഭരണ ​​മാനേജർമാർക്കും, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടിയുടെ സൂക്ഷ്മത മനസ്സിലാക്കുന്നത് കേവലം ഒരു സാങ്കേതിക ആവശ്യകതയല്ല-അത് ഒരു മത്സരപരമായ ആവശ്യകതയാണ്. സ്റ്റീൽ നിർമ്മാണത്തിൽ ഡീഓക്‌സിഡൈസറായോ, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഉരച്ചിലായോ, ഇലക്ട്രിക് വെഹിക്കിൾ (ഇവി) പവർ ഇലക്ട്രോണിക്‌സിലെ നിർണായക ഘടകമായോ, SiC കാഠിന്യം, താപ ചാലകത, രാസ സ്ഥിരത എന്നിവയുടെ സവിശേഷമായ സംയോജനം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

എന്താണ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC)?

സിലിക്കണും കാർബണും ചേർന്ന സംയുക്ത അർദ്ധചാലകമാണ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്. പ്രകൃതിയിൽ, ഇത് വളരെ അപൂർവമാണ്, ചിലതരം ഉൽക്കാശിലകളിലും കൊറണ്ടം നിക്ഷേപങ്ങളിലും ചെറിയ അളവിൽ മാത്രം കാണപ്പെടുന്നു. തൽഫലമായി, വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ സിലിക്കൺ കാർബൈഡുകളും കൃത്രിമമായി നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു.

ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന

SiC അദ്വിതീയമാണ്, കാരണം അത് പോളിമോർഫിസം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതായത് 250-ലധികം ക്രിസ്റ്റലിൻ രൂപങ്ങളിൽ ഇത് നിലനിൽക്കും. ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഘടനകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ആൽഫ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (α-SiC): ഏറ്റവും സാധാരണമായ പോളിമോർഫ്, ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയാണ്. 1700 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലയിൽ ഇത് സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്.

ബീറ്റ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (β-SiC): ഈ രൂപത്തിന് ഒരു ക്യൂബിക് ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുണ്ട് (വജ്രത്തിന് സമാനമായത്) കൂടാതെ 1700 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ രൂപം കൊള്ളുന്നു.

പ്രധാന ഫിസിക്കൽ, കെമിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ

എന്തുകൊണ്ടാണ് SiC പൊടി ഇത്രയധികം അന്വേഷിക്കുന്നത്? അതിൻ്റെ പ്രകടന അളവുകൾ സമാനതകളില്ലാത്തതാണ്:

അങ്ങേയറ്റം കാഠിന്യം: 9.0 മുതൽ 9.5 വരെ മൊഹ്‌സ് കാഠിന്യം ഉള്ളതിനാൽ, ഇത് ഡയമണ്ട്, ബോറോൺ കാർബൈഡ് എന്നിവയ്ക്ക് പിന്നിൽ രണ്ടാമതാണ്.

ഉയർന്ന താപ ചാലകത: SiC മിക്ക ലോഹങ്ങളേക്കാളും വേഗത്തിൽ താപം വിനിയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

കുറഞ്ഞ താപ വികാസം: പെട്ടെന്നുള്ള താപനില വ്യതിയാനങ്ങളിൽ (മികച്ച തെർമൽ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം) ഇത് വളച്ചൊടിക്കുന്നതിനെയോ വിള്ളലുകളെയോ പ്രതിരോധിക്കുന്നു.

രാസ നിഷ്ക്രിയത്വം: ഉയർന്ന താപനിലയിൽ പോലും ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, ഉരുകിയ ലവണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള നാശത്തെ ഇത് വളരെ പ്രതിരോധിക്കും.

അർദ്ധചാലക ഗുണങ്ങൾ: മറ്റ് പല ഉരച്ചിലുകളിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി, പവർ ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായത്തിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് അർദ്ധചാലകമാണ് SiC.

നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ: അച്ചെസൺ രീതിയും അതിനപ്പുറവും

ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുടെ ഉത്പാദനംസിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടിമൂലധന-ഇൻ്റൻസീവ്, ഊർജ്ജ-ഭാരമുള്ള പ്രക്രിയയാണ്.

അച്ചെസൺ പ്രക്രിയ

1891-ൽ എഡ്വേർഡ് ഗുഡ്‌റിച്ച് അച്ചെസൺ കണ്ടുപിടിച്ച ഇത് വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിനുള്ള പ്രാഥമിക രീതിയായി തുടരുന്നു.

അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ: ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള സിലിക്ക മണൽ (SiO2), പെട്രോളിയം കോക്ക് (C) എന്നിവ കലർത്തിയിരിക്കുന്നു. ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, പൊറോസിറ്റി നിയന്ത്രിക്കാനും മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാനും മാത്രമാവില്ല, ഉപ്പ് എന്നിവ ചേർക്കുന്നു.

ഇലക്ട്രിക് ഫർണസ്: മിശ്രിതം ഒരു പ്രതിരോധ ചൂളയിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് കോറിലൂടെ ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം കടന്നുപോകുന്നു, ചുറ്റുമുള്ള മിശ്രിതത്തെ 1,700 ° C നും 2,500 ° C നും ഇടയിലുള്ള താപനിലയിലേക്ക് ചൂടാക്കുന്നു.

രാസപ്രവർത്തനം: SiO2 + 3C → SiC + 2CO എന്ന പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്നു.

വിളവെടുപ്പ്: ചൂള തണുത്തുകഴിഞ്ഞാൽ, SiC പരലുകളുടെ ഒരു വലിയ "സിലിണ്ടർ" പിണ്ഡം രൂപം കൊള്ളുന്നു. കാമ്പിൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന പരിശുദ്ധി (ഗ്രീൻ SiC) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അതേസമയം പുറം പാളികൾ ബ്ലാക്ക് SiC നൽകുന്നു.

പൊടിയിലേക്ക് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു

അസംസ്കൃത പരലുകൾ വിളവെടുത്തുകഴിഞ്ഞാൽ, അവ പ്രോസസ്സിംഗിൻ്റെ പല ഘട്ടങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു:

ക്രഷിംഗ് & മില്ലിംഗ്: ക്രിസ്റ്റലുകളെ പൊടിയാക്കി കുറയ്ക്കാൻ ജാവ് ക്രഷറുകൾ, ചുറ്റിക മില്ലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ബോൾ മില്ലുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഗ്രേഡിംഗ് (അളവ്): പൊടി പ്രത്യേക ഗ്രിറ്റ് വലുപ്പങ്ങൾ (ഉദാ., FEPA, JIS, അല്ലെങ്കിൽ ANSI മാനദണ്ഡങ്ങൾ) പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ വൈബ്രേറ്റിംഗ് സ്‌ക്രീനുകളോ എയർ ക്ലാസിഫയറുകളോ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ആസിഡ് കഴുകലും ശുദ്ധീകരണവും: ശേഷിക്കുന്ന ഇരുമ്പ്, സ്വതന്ത്ര സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ കാർബൺ എന്നിവ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി, പൊടി പലപ്പോഴും രാസവസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് 98% മുതൽ 99.9% വരെ പരിശുദ്ധി നിലയിലെത്തുന്നു.

കറുപ്പ് വേഴ്സസ് ഗ്രീൻ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്: വ്യത്യാസം മനസ്സിലാക്കുന്നു

ആഗോള വിപണിയിൽ, SiC പൗഡറിനെ അതിൻ്റെ ശുദ്ധതയും ഉദ്ദേശിച്ച ഉപയോഗവും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന നിറമനുസരിച്ച് തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.

ബ്ലാക്ക് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (കറുപ്പ് SiC)

ബ്ലാക്ക് SiC യിൽ ഏകദേശം 95% മുതൽ 98% വരെ SiC അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇരുമ്പിൻ്റെയും കാർബണിൻ്റെയും അംശത്തിൻ്റെ അളവാണ് ഇതിൻ്റെ ഇരുണ്ട നിറത്തിന് കാരണം.

സ്വഭാവഗുണങ്ങൾ: പച്ച SiC നേക്കാൾ അൽപ്പം കടുപ്പമുള്ളതും എന്നാൽ പൊട്ടാത്തതും.

മികച്ചത്: കാസ്റ്റ് ഇരുമ്പ്, നോൺ-ഫെറസ് ലോഹങ്ങൾ (ചെമ്പ്, അലുമിനിയം), ലോഹേതര വസ്തുക്കൾ (കല്ല്, റബ്ബർ, മരം) പോലുള്ള ഉയർന്ന ടെൻസൈൽ ശക്തിയുള്ള വസ്തുക്കൾ പൊടിക്കുന്നു. മെറ്റലർജിക്കൽ ഡീഓക്സിഡൈസേഷൻ്റെ പ്രാഥമിക തിരഞ്ഞെടുപ്പ് കൂടിയാണിത്.

ഗ്രീൻ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (പച്ച SiC)

പച്ച SiC എന്നത് ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള വേരിയൻ്റാണ്, സാധാരണയായി 99% SiC ഉള്ളടക്കം കൂടുതലാണ്.

സ്വഭാവഗുണങ്ങൾ: കറുത്ത SiC യുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉയർന്ന കാഠിന്യവും മികച്ച കട്ടിംഗ് പവറും.

ഇതിനായി ഏറ്റവും മികച്ചത്: ടങ്സ്റ്റൺ കാർബൈഡ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ്, സെറാമിക്സ്, അർദ്ധചാലക വേഫറുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള കഠിനവും പൊട്ടുന്നതുമായ മെറ്റീരിയലുകൾ കൃത്യമായി പൊടിക്കുന്നു.

പ്രാഥമിക വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

ലോഹനിർമ്മാണവും ഉരുക്ക് നിർമ്മാണവും

മെറ്റലർജിക്കൽ വ്യവസായത്തിൽ, SiC പൗഡർ കപ്പോളകളിലും ഇലക്ട്രിക് ആർക്ക് ചൂളകളിലും ശക്തമായ ഡീഓക്സിഡൈസറും ഇന്ധന സ്രോതസ്സുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

പ്രയോജനങ്ങൾ: ഇത് ഉരുകിയ ലോഹത്തിൻ്റെ ദ്രവ്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, സിലിക്കൺ, കാർബൺ വീണ്ടെടുക്കൽ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഉരുകൽ പ്രക്രിയയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നു.

കാസ്റ്റ് അയേൺ പ്രൊഡക്ഷൻ: ഇത് ഗ്രാഫൈറ്റ് അടരുകളുടെ രൂപവത്കരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ചാരനിറത്തിലുള്ള ഇരുമ്പ് കാസ്റ്റിംഗുകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

ഉരച്ചിലുകളും ഉപരിതല ഫിനിഷിംഗും

ഇത് ഒരുപക്ഷേ SiC പൊടിയുടെ ഏറ്റവും പരമ്പരാഗത ഉപയോഗമാണ്.

ബോണ്ടഡ് ഉരച്ചിലുകൾ: ഗ്രൈൻഡിംഗ് വീലുകളും കട്ടിംഗ് ഡിസ്കുകളും നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പൊതിഞ്ഞ ഉരച്ചിലുകൾ: സാൻഡ്പേപ്പറുകളിലും പോളിഷിംഗ് ബെൽറ്റുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ലാപ്പിംഗ് & പോളിഷിംഗ്: വാൽവുകൾ, ഗിയറുകൾ, അർദ്ധചാലക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ എന്നിവയുടെ കൃത്യമായ ലാപ്പിംഗിനായി "സ്ലറികളിൽ" മികച്ച SiC പൊടികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

റിഫ്രാക്ടറികളും സെറാമിക്സും

ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം (ഏകദേശം 2,700 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ഇത് ഉയർന്നുവരുന്നു), കുറഞ്ഞ താപ വികാസം എന്നിവ കാരണം, SiC ഒരു പ്രധാന റിഫ്രാക്റ്ററി മെറ്റീരിയലാണ്.

ചൂള ഫർണിച്ചറുകൾ:SiC പ്ലേറ്റുകളും ബീമുകളും സെറാമിക് ചൂളകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം അവ തീവ്രമായ ഊഷ്മാവിൽ കനത്ത ലോഡുകളിൽ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നില്ല.

സാങ്കേതിക സെറാമിക്സ്: ബുള്ളറ്റ് പ്രൂഫ് വസ്ത്രങ്ങൾ, പമ്പുകൾക്കുള്ള സീൽ വളയങ്ങൾ, ഓട്ടോമോട്ടീവ് ബ്രേക്ക് ഡിസ്കുകൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അഡ്വാൻസ്ഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് (The SiC വിപ്ലവം)

21-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിനുള്ള SiC ഡിമാൻഡിൽ വർധനയുണ്ടായി.

പവർ ഡിവൈസുകൾ:SiC അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള MOSFET-കളും ഡയോഡുകളും പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ ഘടകങ്ങളേക്കാൾ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാണ്. ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലെ (EV) അതിവേഗ ചാർജിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും ഇൻവെർട്ടറുകൾക്കും അവ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

5G ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചർ: ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി 5G ബേസ് സ്റ്റേഷനുകൾക്ക് ശക്തി പകരുന്ന SiC ഉപകരണങ്ങളിലെ ഗാലിയം നൈട്രൈഡിൻ്റെ(GaN) സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റായി SiC പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

SiC പൗഡറിനായുള്ള ആഗോള ഗുണനിലവാര മാനദണ്ഡങ്ങൾ

സോഴ്സ് ചെയ്യുമ്പോൾSiC പൊടിഅന്തർദ്ദേശീയമായി, വാങ്ങുന്നവർ വിവിധ ഗ്രേഡിംഗ് സംവിധാനങ്ങൾ നാവിഗേറ്റ് ചെയ്യണം:

FEPA(ഫെഡറേഷൻ ഓഫ് യൂറോപ്യൻ പ്രൊഡ്യൂസേഴ്‌സ് ഓഫ് അബ്രാസീവ്):"F"(ബോണ്ടഡ് ഉരച്ചിലുകൾക്ക്) "P"(പൊതിഞ്ഞ ഉരച്ചിലുകൾക്ക്) പ്രിഫിക്സുകൾ (ഉദാ. F240,P1200) ഉപയോഗിക്കുന്നു.

JIS(ജാപ്പനീസ് ഇൻഡസ്ട്രിയൽ സ്റ്റാൻഡേർഡ്):ഏഷ്യൻ വിപണികളിൽ സാധാരണമാണ്(ഉദാ.#3000).

ANSI(അമേരിക്കൻ നാഷണൽ സ്റ്റാൻഡേർഡ്സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട്): നോർത്ത് അമേരിക്കൻ മാർക്കറ്റിനായി സ്റ്റാൻഡേർഡ് ചെയ്തു.

പ്യൂരിറ്റി ലെവലുകൾ പ്രധാനമാണ്:

മെറ്റലർജിക്കൽ ഗ്രേഡ്:88%-95%SiC.

അബ്രസീവ് ഗ്രേഡ്:96%-98.5%SiC.

ഉയർന്ന ശുദ്ധി/സെറാമിക് ഗ്രേഡ്:99%SiC.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടി ഒരു ലളിതമായ ഉരച്ചിലിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. പരമ്പരാഗത ഹെവി വ്യവസായവും ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഭാവിയും തമ്മിലുള്ള വിടവ് നികത്തുന്ന ഒരു ഹൈടെക് മെറ്റീരിയലാണ് ഇത്. അതിൻ്റെ ഗ്രേഡുകൾ, ഉൽപ്പാദന രീതികൾ, ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, മെറ്റലർജി പ്രൊഫഷണലുകൾ, സംഭരണ ​​വിദഗ്ധർ എന്നിവർക്ക് അവരുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളും ഉൽപ്പന്ന ഗുണനിലവാരവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ ശരിയായ ഉൽപ്പന്നം തിരഞ്ഞെടുക്കാമെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ കഴിയും.