วิธีการเตรียมผงซิลิกอนคาร์ไบด์มีอะไรบ้าง?

ผงเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)มีข้อดีคือมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี ทนต่อการสึกหรอสูงและมีเสถียรภาพทางความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเล็กน้อย การนำความร้อนสูง เสถียรภาพทางเคมีที่ดี ฯลฯ ดังนั้นจึงมักใช้ในการผลิตห้องเผาไหม้ ไอเสียที่อุณหภูมิสูง อุปกรณ์ แผ่นแปะทนอุณหภูมิ ส่วนประกอบเครื่องยนต์อากาศยาน ถังปฏิกิริยาเคมี ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน และส่วนประกอบทางกลอื่นๆ ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย และเป็นวัสดุทางวิศวกรรมขั้นสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียงแต่มีบทบาทสำคัญในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงที่อยู่ระหว่างการพัฒนา (เช่น เครื่องยนต์เซรามิก ยานอวกาศ ฯลฯ) แต่ยังมีตลาดที่กว้างขวางและสาขาการใช้งานที่ต้องได้รับการพัฒนาในด้านพลังงาน โลหะวิทยา เครื่องจักร วัสดุก่อสร้างในปัจจุบัน , อุตสาหกรรมเคมี และสาขาอื่นๆ

วิธีการเตรียมของผงซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทหลัก ๆ ได้แก่ วิธีเฟสของแข็ง วิธีเฟสของเหลว และวิธีเฟสแก๊ส

1. วิธีโซลิดเฟส

วิธีการโซลิดเฟสส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีการลดความร้อนจากคาร์บอนและวิธีการทำปฏิกิริยาโดยตรงของซิลิคอนคาร์บอนวิธีการลดความร้อนคาร์บอนยังรวมถึงวิธีแอจิสัน วิธีเตาแนวตั้ง และวิธีการแปลงอุณหภูมิสูงผงซิลิกอนคาร์ไบด์การเตรียมเริ่มแรกเตรียมโดยวิธี Acheson โดยใช้โค้กเพื่อลดซิลิคอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง (ประมาณ 2,400 ℃) แต่ผงที่ได้จากวิธีนี้มีขนาดอนุภาคขนาดใหญ่ (> 1 มม.) ใช้พลังงานจำนวนมาก และกระบวนการคือ ที่ซับซ้อน.ในช่วงทศวรรษ 1980 อุปกรณ์ใหม่สำหรับการสังเคราะห์ผง β-SiC เช่น เตาแนวตั้งและเครื่องแปลงอุณหภูมิสูง ได้ปรากฏขึ้นเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบพิเศษที่มีประสิทธิภาพระหว่างไมโครเวฟและสารเคมีในของแข็งได้ค่อยๆ ชัดเจนขึ้น เทคโนโลยีการสังเคราะห์ผงไซกโดยการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟจึงมีความสมบูรณ์มากขึ้นวิธีการทำปฏิกิริยาโดยตรงของซิลิคอนคาร์บอนยังรวมถึงการสังเคราะห์ที่อุณหภูมิสูงที่แพร่กระจายได้เอง (SHS) และวิธีการผสมโลหะผสมเชิงกลวิธีการสังเคราะห์การลด SHS ใช้ปฏิกิริยาคายความร้อนระหว่าง SiO2 และ Mg เพื่อชดเชยการขาดความร้อนที่ผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ได้จากวิธีนี้มีความบริสุทธิ์สูงและมีอนุภาคเล็ก แต่ต้องกำจัด Mg ในผลิตภัณฑ์ออกด้วยกระบวนการต่อมา เช่น การดอง

วิธี 2 เฟสของเหลว

วิธีเฟสของเหลวส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีโซลเจลและวิธีการสลายตัวด้วยความร้อนโพลีเมอร์วิธีโซลเจลคือวิธีการเตรียมเจลที่มี Si และ C โดยกระบวนการโซลเจลที่เหมาะสม จากนั้นจึงไพโรไลซิสและการลดความร้อนด้วยคาร์บอเทอร์มอลที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้ซิลิคอนคาร์ไบด์การสลายตัวที่อุณหภูมิสูงของพอลิเมอร์อินทรีย์เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการเตรียมซิลิกอนคาร์ไบด์ วิธีหนึ่งคือการให้ความร้อนเจลโพลีไซลอกเซน ปฏิกิริยาการสลายตัวเพื่อปล่อยโมโนเมอร์ขนาดเล็ก และสุดท้ายก่อตัวเป็น SiO2 และ C จากนั้นด้วยปฏิกิริยาการลดคาร์บอนเพื่อผลิตผง SiCอีกประการหนึ่งคือการให้ความร้อนโพลีไซเลนหรือโพลีคาร์โบซิเลนเพื่อปล่อยโมโนเมอร์ขนาดเล็กออกมาก่อตัวเป็นโครงกระดูกและก่อตัวในที่สุดผงซิลิกอนคาร์ไบด์

3 วิธีเฟสแก๊ส

ปัจจุบันการสังเคราะห์เฟสก๊าซของซิลิคอนคาร์ไบด์ผงเซรามิกอัลตราไฟน์ส่วนใหญ่ใช้การสะสมเฟสก๊าซ (CVD), CVD ชักนำให้เกิดพลาสมา, CVD ชักนำด้วยเลเซอร์ และเทคโนโลยีอื่น ๆ เพื่อสลายสารอินทรีย์ที่อุณหภูมิสูงผงที่ได้รับมีข้อดีคือมีความบริสุทธิ์สูง ขนาดอนุภาคเล็ก การรวมตัวของอนุภาคน้อย และควบคุมส่วนประกอบได้ง่ายปัจจุบันเป็นวิธีการที่ค่อนข้างก้าวหน้า แต่มีต้นทุนสูงและผลผลิตต่ำ จึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะบรรลุการผลิตจำนวนมาก และเหมาะสำหรับการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์ในห้องปฏิบัติการที่มีความต้องการพิเศษมากกว่า

ปัจจุบันผงซิลิกอนคาร์ไบด์ใช้เป็นผงระดับซับไมครอนหรือนาโนเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากขนาดอนุภาคของผงมีขนาดเล็ก มีฤทธิ์ทางพื้นผิวสูง ดังนั้นปัญหาหลักคือผงจะเกิดการเกาะตัวกันได้ง่าย จึงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงเพื่อป้องกันหรือยับยั้ง การรวมตัวกันครั้งที่สองของผงปัจจุบันวิธีการแพร่กระจายของผง SiC ส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทต่อไปนี้: การปรับเปลี่ยนพื้นผิวพลังงานสูง การล้าง การบำบัดสารช่วยกระจายตัวของผง การปรับเปลี่ยนการเคลือบอนินทรีย์ การปรับเปลี่ยนการเคลือบอินทรีย์


เวลาโพสต์: 08 ส.ค.-2023