탄화규소 세라믹을 위한 전문적인 준비 기술

실리콘 카바이드(SiC) 세라믹재료는 고온 강도, 강한 산화 저항, 우수한 내마모성, 열 안정성, 낮은 열팽창 계수, 높은 열 전도성, 높은 경도, 열 충격 저항 및 화학적 부식 저항을 포함한 다양한 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 SiC 세라믹은 자동차, 기계 및 화학 산업, 환경 보호, 우주 기술, 정보 전자 및 에너지와 같은 다양한 분야에서 점점 더 적용 가능해졌습니다.SiC 세라믹뛰어난 성능으로 인해 많은 산업 분야에서 대체할 수 없는 구조용 세라믹 소재가 되었습니다.

강화하는 구조적 특성은 무엇입니까SiC 세라믹?

우수한 특성SiC 세라믹독특한 구조와 밀접한 관련이 있습니다. SiC는 매우 강한 공유 결합을 갖는 화합물로, Si-C 결합의 이온 특성은 약 12%에 불과합니다. 그 결과 강도가 높고 탄성률이 커서 내마모성이 뛰어납니다. 순수 SiC는 HCl, HNO3, H2SO4 또는 HF와 같은 산성 용액이나 NaOH와 같은 알칼리성 용액에 의해 부식되지 않습니다. 공기 중에서 가열하면 산화되는 경향이 있지만, 표면에 SiO2 층이 형성되면 산소 확산이 더 이상 억제되어 산화 속도가 낮게 유지됩니다. 또한, SiC는 불순물이 소량 유입되어도 전기 전도성이 좋고, 열전도도가 우수한 반도체 특성을 나타냅니다.

SiC의 다양한 결정 형태가 특성에 어떤 영향을 미칩니까?

SiC는 α와 β의 두 가지 주요 결정 형태로 존재합니다. β-SiC는 Si와 C가 면심 입방 격자를 형성하는 입방 결정 구조를 가지고 있습니다. α-SiC는 4H, 15R, 6H를 포함하여 100가지가 넘는 다형으로 존재하며, 6H가 산업 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 이러한 다형의 안정성은 온도에 따라 다릅니다. 1600°C 이하에서는 SiC가 β 형태로 존재하고, 1600°C 이상에서는 β-SiC가 점차 다양한 α-SiC 다형으로 변합니다. 예를 들어, 4H-SiC는 약 2000°C에서 형성되는 반면, 15R 및 6H 폴리타입은 쉽게 형성되려면 2100°C 이상의 온도가 필요합니다. 6H 폴리타입은 2200°C 이상에서도 안정적으로 유지됩니다. 이러한 다형 간 자유 에너지의 작은 차이는 작은 불순물이라도 열 안정성 관계를 변경할 수 있음을 의미합니다.

SiC 분말을 생산하는 기술은 무엇입니까?

SiC 분말의 제조는 원료의 초기 상태에 따라 고상합성과 액상합성으로 구분할 수 있다.

고체상 합성에 관련된 방법은 무엇입니까? 

고체상 합성에는 주로 탄소열 환원과 직접적인 규소-탄소 반응이 포함됩니다. 열탄소환원법에는 애치슨법, 수직로법, 고온회전로법 등이 있다. 애치슨(Acheson)이 발명한 애치슨 공정(Acheson process)은 고온 및 강한 전기장 하에서 전기화학 반응에 의해 구동되는 애치슨(Acheson) 전기로에서 탄소에 의해 석영사에 있는 실리카를 환원시키는 과정을 포함합니다. 100년이 넘는 산업 생산 역사를 지닌 이 방법은 상대적으로 거친 SiC 입자를 생성하고 전력 소비가 높으며 그 중 대부분이 열로 손실됩니다.

1970년대 애치슨 공정의 개선으로 1980년대에는 β-SiC 분말 합성을 위한 수직형로, 고온 회전로 등의 개발이 이루어졌고, 1990년대에는 더욱 발전했습니다. Ohsakiet al. 는 SiO2와 Si 분말의 혼합물을 가열할 때 방출되는 SiO 가스가 활성탄과 반응하여 더 많은 SiO 가스가 방출됨에 따라 온도가 증가하고 유지 시간이 연장되어 분말의 비표면적이 감소한다는 것을 발견했습니다. 자기전파 고온 합성을 응용한 직접 실리콘-탄소 반응법은 반응체를 외부 열원으로 점화시키고, 합성 중에 방출되는 화학 반응 열을 이용하여 공정을 지속시키는 방법입니다. 이 방법은 에너지 소모가 적고, 장비와 공정이 간단하며, 생산성이 높지만, 반응 조절이 어렵다는 장점이 있다. 실리콘과 탄소 사이의 약한 발열 반응으로 인해 실온에서 점화 및 유지가 어려워 화학로, 직류, 예열 또는 보조 전기장과 같은 추가 에너지원이 필요합니다.

액상 방법을 사용하여 SiC 분말을 어떻게 합성합니까? 

액상 합성 방법에는 졸-겔 및 고분자 분해 기술이 포함됩니다. Ewellet al. 1952년경에 세라믹 제조에 적용된 졸-겔 방법을 처음 제안했습니다. 이 방법은 액체 화학 시약을 사용하여 알콕시드 전구체를 제조하고, 알콕사이드 전구체는 저온에서 용해되어 균질한 용액을 형성합니다. 적절한 겔화제를 첨가함으로써 알콕사이드는 가수분해 및 중합을 거쳐 안정적인 졸 시스템을 형성합니다. 장시간 방치하거나 건조하면 Si와 C가 분자 수준에서 균일하게 혼합됩니다. 이 혼합물을 1460~1600°C로 가열하면 탄소열 환원 반응이 유도되어 미세한 SiC 분말이 생성됩니다. 졸-겔 처리 중에 제어해야 할 주요 매개변수에는 용액 pH, 농도, 반응 온도 및 시간이 포함됩니다. 이 방법은 다양한 미량성분을 균일하게 첨가하는 것이 용이하지만 건강에 유해한 잔류 수산기 및 유기용제, 높은 원료 비용, 가공 중 상당한 수축 등의 단점이 있습니다.

유기 고분자의 고온 분해는 SiC를 생산하는 또 다른 효과적인 방법입니다.

폴리실록산을 가열하여 작은 단위체로 분해하여 궁극적으로 SiO2와 C를 형성한 다음 탄소열 환원을 거쳐 SiC 분말을 생성합니다.

폴리카르보실란을 가열하여 작은 단량체로 분해하여 궁극적으로 SiC 분말을 생성하는 골격을 형성합니다. 최근의 졸-겔 기술은 SiO2 기반 졸/겔 재료의 생산을 가능하게 하여 겔 내 소결 및 강인화 첨가제의 균일한 분포를 보장하여 고성능 SiC 세라믹 분말의 형성을 촉진합니다.

무압력 소결이 유망한 기술로 간주되는 이유SiC 세라믹?

무압력 소결은 매우 유망한 방법으로 간주됩니다.소결 SiC. 소결 메커니즘에 따라 고상 소결과 액상 소결로 나눌 수 있습니다. S. Proehazka는 초미세 β-SiC 분말(산소 함량 2% 미만)에 B와 C를 적당량 첨가하고 상압 하에서 2020°C에서 소결함으로써 SiC 소결체의 상대 밀도 98%를 달성했습니다. A. Mullaet al. Al2O3 및 Y2O3를 첨가제로 사용하여 0.5μm β-SiC(입자 표면에 소량의 SiO2 포함)를 1850~1950°C에서 소결하여 이론 밀도의 95%보다 큰 상대 밀도와 평균 크기는 1.5μm이다.

핫 프레스 소결은 어떻게 향상됩니까?SiC 세라믹?

Nadeau는 순수 SiC가 소결 보조제 없이 극도로 높은 온도에서만 조밀하게 소결될 수 있다는 점을 지적하여 많은 사람들이 열간 프레스 소결을 모색하게 되었습니다. SiC의 치밀화에 대한 B, Al, Ni, Fe, Cr 및 기타 금속 첨가의 효과를 조사한 수많은 연구에서 Al과 Fe가 열간 프레스 소결을 촉진하는 데 가장 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. F. F. Lange는 다양한 양의 Al2O3를 사용하여 열간 프레스 소결된 SiC의 성능을 조사했으며, 이는 치밀화의 원인이 용해-재석출 메커니즘에 기인한다는 것입니다. 그러나 열간 프레스 소결은 단순한 형상의 SiC 부품만 생산할 수 있고 단일 소결 공정의 제품 수량도 제한되어 있어 산업 생산에 적합하지 않습니다.

SiC용 반응 소결의 이점과 한계는 무엇입니까?

반응소결 SiC자체 결합 SiC라고도 알려진 이 공정은 다공성 미소분체를 기체 또는 액체상과 반응시켜 질량을 늘리고 다공성을 줄이며 강하고 치수가 정확한 제품으로 소결하는 과정을 포함합니다. 이 공정은 α-SiC 분말과 흑연을 일정 비율로 혼합하고 약 1650°C로 가열한 후 용융된 Si 또는 기체 Si를 성형체에 침투시켜 흑연과 반응하여 β-SiC를 형성하고 기존 α-SiC를 결합시키는 공정입니다. 입자. 완전한 Si 침투로 인해 완전히 조밀하고 치수가 안정적인 반응 소결체가 생성됩니다. 다른 소결 방법에 비해 반응 소결은 치밀화 과정에서 치수 변화가 최소화되어 정밀한 부품을 제조할 수 있습니다. 그러나 소결체에 상당한 양의 SiC가 존재하면 고온 성능이 저하됩니다.

요약하자면,SiC 세라믹무압력 소결, 열간 프레스 소결, 열간 등방압 프레싱 및 반응 소결에 의해 생산된 제품은 다양한 성능 특성을 나타냅니다.SiC 세라믹열간 프레스 및 열간 등방압 프레싱의 경우 일반적으로 소결 밀도와 굴곡 강도가 더 높은 반면, 반응 소결 SiC는 상대적으로 낮은 값을 갖습니다. 기계적 성질SiC 세라믹또한 소결 첨가제에 따라 다릅니다. 무압력, 핫프레스, 반응소결SiC 세라믹SiC는 강산 및 강염기에 대한 내식성이 우수하지만 반응 소결 SiC는 HF와 같은 강산에 대한 내식성이 낮습니다. 고온 성능 측면에서 거의 모든SiC 세라믹900°C 이하에서 강도 향상을 보이는 반면, 반응 소결 SiC의 굴곡 강도는 유리 Si의 존재로 인해 1400°C 이상에서 급격히 감소합니다. 무압력 및 열간 등압 프레스의 고온 성능SiC 세라믹주로 사용되는 첨가제의 유형에 따라 다릅니다.

각각의 소결 방법에 대해SiC 세라믹장점이 있지만 기술의 급속한 발전으로 인해 지속적인 개선이 필요합니다.SiC 세라믹성능, 제조 기술 및 비용 절감. 저온 소결 달성SiC 세라믹에너지 소비와 생산 비용을 낮추어 산업화를 촉진하는 것이 중요합니다.SiC 세라믹제품.**

Semicorex는 다음을 전문으로 합니다.SiC 세라믹반도체 제조에 적용되는 기타 세라믹 재료에 대해 문의 사항이 있거나 추가 세부 정보가 필요하면 언제든지 문의해 주세요.

전화번호: +86-13567891907

이메일: sales@semicorex.com