基本介紹
概述,製備方,製作工藝,
概述
碳化矽(SiC)是最硬的人造材料之一，它具有良好的熱擴散係數和高剛性，使其成為動態反射鏡(如擺動次鏡)的最好材料之一。純碳化矽在極紫外波長也具有良好的反射率，在這個波段很難找到合適的反射塗層。
製備方
法碳化矽有幾種製備方法：純淨碳化矽的生產、碳基或矽基材料摻複合碳化矽的生產。製備反射鏡毛坯材料純碳化矽的方法中，最常用的是“化學氣相沉積”(CVD)法。由氣態化學物質沉積，隨後去掉石墨芯棒。在製備複雜外形和背部肋狀結構的反射鏡時，面片結構首先採用CVD法沉積，然後肋狀背襯在第二個爐子中沉積。沉積過程非常慢，但是可以得到非常純淨的碳化矽。通過研磨，達到小於5A的表面粗糙度。由於它非常硬，所以拋光時間遠遠長於傳統材料。另有一個缺點是CVD過程中，可能產生高的內部應力，不利於常規光學方法加工。
生產摻雜其他材料的複合碳化矽方法中，反應燒結碳化矽，通過鑄造消失模中的碳化矽顆粒漿料，烘烤鑄件燒掉模具材料使顆粒熔合在一起，然後用熔融矽滲入空隙以形成固體的結構來製備，生產出純度為70%～85%的碳化矽。儘管複合碳化矽材料的比剛度不如CVD法，但這種固體材料具有良好的材料特性。反應燒結碳化矽難以拋光，其表面光潔度很難優於20A，所以有時在基體表面鍍純矽或CVD碳化矽，提供一個可拋光的表面。反應結合碳化矽可以形成複雜的外形，包括有連續前後片狀的蜂窩結構。
製作工藝
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、A1、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，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)、爐芯體石墨。在上述各層料中，通常將未反應料和一部分氧碳化矽層料作為乏料收集，將氧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。要製成碳化矽微粉還要經過水選過程；要做成碳化矽製品還要經過成型與結燒的過程。
