基本介紹
- 中文名：漬碳碳化矽
- 外文名：Carborundum
發展歷史,製作工藝,
發展歷史
漬碳碳化矽是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時，在實驗室偶然發現的一種碳化物，當時誤認為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來了工業冶煉漬碳碳化矽的方法，也就是大家常說的艾奇遜爐，一直沿用至今，以碳質材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成漬碳碳化矽。
關於漬碳碳化矽的幾個事件
1905年 第一次在隕石中發現漬碳碳化矽。
1907年 第一隻漬碳碳化矽晶體發光二極體誕生。
1955年 理論和技術上重大突破，LELY提出生長高品質碳化概念，從此將SiC作為重要的電子材料。
1958年 在波士頓召開第一次世界漬碳碳化矽會議進行學術交流。
1978年 六、七十年代漬碳碳化矽主要由前蘇聯進行研究。到1978年首次採用“LELY改進技術”的晶粒提純生長方法。
1987年～至今以CREE的研究成果建立漬碳碳化矽生產線，供應商開始提供商品化的漬碳碳化矽基。
製作工藝
由於天然含量甚少，漬碳碳化矽主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合，利用其中的二氧化矽和石油焦，加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫，經過各種化學工藝流程後得到漬碳碳化矽微粉。
漬碳碳化矽(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其套用範圍卻超過一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一，它所具有的導電性使其成為一種重要的電加熱元件等。製備SiC製品首先要製備SiC冶煉塊[或稱：SiC顆粒料，因含有C且超硬，因此SiC顆粒料曾被稱為：金剛砂。但要注意：它與天然金剛砂(也稱：石榴子石)的成分不同。在工業生產中，SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料，輔助回收料、乏料，經過粉磨等工序調配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調節爐料的透氣性需要加入適量的木屑，製備綠漬碳碳化矽時還要添加適量食鹽)經高溫製備而成。高溫製備SiC冶煉塊的熱工設備是專用的漬碳碳化矽電爐，其結構由爐底、內面鑲有電極的端牆、可卸式側牆、爐心體(全稱為：電爐中心的通電發熱體，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心，一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱：埋粉燒成。它一通電即為加熱開始，爐心體溫度約2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，爐料達到1450℃時開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時形成)，且放出co。然而，≥2600℃時SiC會分解，但分解出的si又會與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器，但生產時只對單一電爐供電，以便根據電負荷特性調節電壓來基本上保持恆功率，大功率電爐要加熱約24 h，停電後生成SiC的反應基本結束，再經過一段時間的冷卻就可以拆除側牆，然後逐步取出爐料。
高溫煅燒後的爐料從外到內分別是：未反應料(在爐中起保溫作用)、氧漬碳碳化矽羼(半反應料，主要成分是C與SiO。)、粘結物層(是粘結很緊的物料層，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%～90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其餘是C、SiO2及Fe、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級品SiC層(主要成分是90%～95%SiC，該層已生成六方SiC即口一SiC，但結晶體較小、很脆弱，不能作為磨料)、一級品SiC層(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大結晶體)、爐芯體石墨。在上述各層料中，通常將未反應料和一部分氧漬碳碳化矽層料作為乏料收集，將氧漬碳碳化矽層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結物一起收集為回爐料，而一些粘結很緊、塊度大、雜質多的粘結物則拋棄之。而一級品則經過分級、粗碎、細碎、化學處理、乾燥與篩分、磁選後就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要製成漬碳碳化矽微粉還要經過水選過程；要做成漬碳碳化矽製品還要經過成型與結燒的過程。
