சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) உற்பத்தி செயல்முறையின் சுருக்கம்

சிலிக்கான் கார்பைடுசிராய்ப்புகள் பொதுவாக குவார்ட்ஸ் மற்றும் பெட்ரோலியம் கோக்கை முதன்மை மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தி உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. ஆயத்த கட்டத்தில், இந்த பொருட்கள் வேதியியல் ரீதியாக உலைக் கட்டணத்தில் விகிதாச்சாரத்திற்கு முன் விரும்பிய துகள் அளவை அடைய இயந்திர செயலாக்கத்திற்கு உட்படுகின்றன.உலை கட்டணத்தின் ஊடுருவலைக் கட்டுப்படுத்த, கலவையின் போது பொருத்தமான அளவு மரத்தூள் சேர்க்கப்படுகிறது. பச்சை சிலிக்கான் கார்பைடு உற்பத்திக்காக, உலைக் கட்டணத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு உப்பும் சேர்க்கப்படுகிறது.

ஃபர்னேஸ் சார்ஜ் ஒரு தொகுதி-வகை எதிர்ப்பு உலைக்குள் ஏற்றப்படுகிறது, இது மையத்திற்கு அருகில் கிராஃபைட் மின்முனைகளுடன் இரு முனைகளிலும் இறுதிச் சுவர்களைக் கொண்டுள்ளது. உலை மைய உடல் இரண்டு மின்முனைகளை இணைக்கிறது, எதிர்வினை உலை சார்ஜ் பொருட்களால் சூழப்பட்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் காப்பு பொருட்கள் வெளிப்புற சுற்றளவை இணைக்கின்றன. செயல்பாட்டின் போது, ​​மின்சாரம் உலை மையத்தை 2600-2700 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்துகிறது. மைய மேற்பரப்பில் இருந்து சார்ஜ் பொருட்களுக்கு வெப்ப பரிமாற்றங்கள், இது 1450 ° C ஐ தாண்டும்போது, ​​கார்பன் மோனாக்சைடை வெளியிடும் போது சிலிக்கான் கார்பைடை உருவாக்க இரசாயன எதிர்வினைகளுக்கு உட்படுகிறது.

செயல்முறை தொடரும்போது, ​​உயர் வெப்பநிலை மண்டலம் விரிவடைந்து, படிப்படியாக அதிக சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்களை உருவாக்குகிறது. இந்த படிகங்கள் ஆவியாகி, இடம்பெயர்ந்து, உலைக்குள் வளர்ந்து, இறுதியில் உருளை படிகமாக்கப்பட்ட வெகுஜனமாக ஒன்றிணைகின்றன. இந்த வெகுஜனத்தின் உட்புறச் சுவர்கள் 2600°Cக்கு மேல் வெப்பநிலையை அனுபவிக்கின்றன, இதனால் சிலிக்கானை வெளியிடும் சிதைவு ஏற்படுகிறது, இது கார்பனுடன் மீண்டும் இணைந்து புதிய சிலிக்கான் கார்பைடை உருவாக்குகிறது.

மின்சார விநியோகம் மூன்று செயல்பாட்டு நிலைகளில் வேறுபடுகிறது:

1.ஆரம்ப கட்டம்: முதன்மையாக உலை கட்டணத்தை சூடாக்க பயன்படுகிறது

2.இடைநிலை கட்டம்: சிலிக்கான் கார்பைடு உருவாக்கத்திற்கான அதிகரித்த விகிதம்

3.இறுதி கட்டம்: வெப்ப இழப்புகளால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது

வேலைப்பாய்வு ஒருங்கிணைப்பை எளிதாக்க பெரிய அளவிலான உலைகளுக்கு 24 மணிநேரம் வழக்கமான செயல்பாட்டுக் காலத்துடன், வெப்ப செயல்திறனை அதிகரிக்க உகந்த சக்தி-நேர உறவுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

செயல்பாட்டின் போது, ​​பல்வேறு அசுத்தங்கள் மற்றும் உப்புகளை உள்ளடக்கிய இரண்டாம் நிலை எதிர்வினைகள் நிகழ்கின்றன, இதனால் பொருள் இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் தொகுதி குறைப்பு ஏற்படுகிறது. உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்பன் மோனாக்சைடு வளிமண்டல மாசுபடுத்தியாக வெளியேறுகிறது. மின்சக்தி நிறுத்தத்திற்குப் பிறகு, வெப்ப நிலைத்தன்மையின் காரணமாக எஞ்சிய எதிர்வினைகள் 3-4 மணி நேரம் நீடிக்கும், இருப்பினும் தீவிரம் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. மேற்பரப்பு வெப்பநிலை குறைவதால், கார்பன் மோனாக்சைட்டின் முழுமையடையாத எரிப்பு மிகவும் உச்சரிக்கப்படுகிறது, தொடர்ந்து தொழில் பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் தேவைப்படுகின்றன.

உலைக்குப் பிந்தைய பொருட்கள் வெளிப்புறத்திலிருந்து உள் அடுக்குகள் வரை பின்வரும் கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன:

(1) வினையாற்றப்படாத சார்ஜ் பொருள்

உருகும்போது எதிர்வினை வெப்பநிலையை அடையத் தவறிய சார்ஜின் பகுதிகள் செயலற்றதாகவே இருக்கும், இது தனித்தனியாக மட்டுமே செயல்படுகிறது. இந்த மண்டலம் இன்சுலேஷன் பேண்ட் என்று அழைக்கப்படுகிறது. கலவை மற்றும் பயன்பாட்டு முறைகள் எதிர்வினை மண்டலத்திலிருந்து கணிசமாக வேறுபடுகின்றன. சில செயல்முறைகள் உலை ஏற்றும் போது குறிப்பிட்ட காப்புப் பட்டை பகுதிகளில் புதிய கட்டணத்தை ஏற்றுவதை உள்ளடக்கியது, இது உருகிய பின் மீட்டெடுக்கப்பட்டு, வினைத்திறன் கட்டணத்தில் கணக்கிடப்பட்ட பொருளாக கலக்கப்படுகிறது. மாற்றாக, செயல்படாத இன்சுலேஷன் பேண்ட் மெட்டீரியல், கோக் மற்றும் மரத்தூள் ஆகியவற்றைச் சேர்ப்பதன் மூலம் மீளுருவாக்கம் சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்படலாம்.

(2) ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு அடுக்கு

இந்த அரை-எதிர்வினை அடுக்கு முதன்மையாக செயல்படாத கார்பன் மற்றும் சிலிக்காவைக் கொண்டுள்ளது (20-50% ஏற்கனவே SiC ஆக மாற்றப்பட்டுள்ளது). இந்த கூறுகளின் மாற்றப்பட்ட உருவவியல் அவற்றை தீர்ந்துபோன கட்டணத்திலிருந்து வேறுபடுத்துகிறது. சிலிக்கா-கார்பன் கலவையானது உருவமற்ற சாம்பல்-மஞ்சள் கலவைகளை தளர்வான ஒத்திசைவுடன் உருவாக்குகிறது, அழுத்தத்தின் கீழ் எளிதில் தூளாக்குகிறது - சிலிக்கா அசல் கிரானுலாரிட்டியைத் தக்கவைத்துக்கொள்ளும் தீர்ந்த மின்னூட்டம் போலல்லாமல்.

(3) பிணைப்பு அடுக்கு

5-10% உலோக ஆக்சைடுகள் (Fe, Al, Ca, Mg) கொண்டிருக்கும் ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட அடுக்கு மற்றும் உருவமற்ற மண்டலத்திற்கு இடையே ஒரு சிறிய இடைநிலை மண்டலம். கட்ட கலவையில் எதிர்வினை செய்யப்படாத சிலிக்கா/கார்பன் (40-60% SiC) மற்றும் சிலிக்கேட் கலவைகள் உள்ளன. அசுத்தங்கள் ஏராளமாக இல்லாவிட்டால், குறிப்பாக கருப்பு SiC உலைகளில், அருகிலுள்ள அடுக்குகளிலிருந்து வேறுபடுத்துவது சவாலானது.

(4) உருவமற்ற மண்டலம்

எஞ்சிய கார்பன்/சிலிக்கா (2-5% உலோக ஆக்சைடுகள்) உடன் மேலாதிக்கமாக கன β-SiC (70-90% SiC) வறுக்கக்கூடிய பொருள் உடனடியாக பொடியாக நொறுங்குகிறது. கருப்பு SiC உலைகள் கருப்பு உருவமற்ற மண்டலங்களை அளிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் பச்சை SiC உலைகள் மஞ்சள்-பச்சை வகைகளை உருவாக்குகின்றன-சில நேரங்களில் வண்ண சாய்வுகளுடன். கரடுமுரடான சிலிக்கா துகள்கள் அல்லது குறைந்த கார்பன் கோக் நுண்துளை கட்டமைப்புகளை உருவாக்கலாம்.

(5) இரண்டாம் நிலை SiC

α-SiC படிகங்கள் (90-95% தூய்மை) சிராய்ப்பு பயன்பாட்டிற்கு மிகவும் உடையக்கூடியவை. உருவமற்ற β-SiC (தூள், மந்தமான) இலிருந்து வேறுபட்டது, இரண்டாம் தரம் கண்ணாடி போன்ற பளபளப்புடன் அறுகோண படிக லட்டுகளை வெளிப்படுத்துகிறது. இரண்டாம் நிலை மற்றும் முதன்மை தரங்களுக்கு இடையிலான பிரிவு முற்றிலும் செயல்பாட்டுடன் உள்ளது, இருப்பினும் முந்தையது நுண்துளை கட்டமைப்புகளைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளலாம்.

(6) முதன்மை தர SiC படிகங்கள்

உலையின் முக்கிய தயாரிப்பு: பாரிய α-SiC படிகங்கள் (>96% தூய்மை, 50-450 மிமீ தடிமன்). இந்த இறுக்கமாக நிரம்பிய தொகுதிகள் கருப்பு அல்லது பச்சை நிறத்தில் தோன்றும், தடிமன் உலை சக்தி மற்றும் இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும்.

(7) கிராஃபைட் ஃபர்னேஸ் கோர்

படிக உருளைக்கு அருகில், சிதைந்த SiC அசல் படிக அமைப்புகளின் கிராஃபைட் பிரதிகளை உருவாக்குகிறது. உள் மையமானது வெப்ப சைக்கிள் ஓட்டுதலுக்குப் பிறகு மேம்படுத்தப்பட்ட கிராஃபிடைசேஷன் கொண்ட முன் ஏற்றப்பட்ட கிராஃபைட்டைக் கொண்டுள்ளது. இரண்டு கிராஃபைட் வகைகளும் அடுத்தடுத்த உலை தொகுதிகளுக்கு முக்கிய பொருளாக மறுசுழற்சி செய்யப்படுகின்றன.