सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)मुख्य रूप से इसकी रासायनिक शुद्धता और क्रिस्टल संरचना के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। विभिन्न प्रकार प्रदर्शन और उपयुक्त अनुप्रयोग परिदृश्यों में महत्वपूर्ण अंतर प्रदर्शित करते हैं:
| वर्गीकरण प्रकार | मुख्य विशेषताएं | मुख्य प्रदर्शन | विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य |
| उच्च-शुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड | Si सामग्री 98% से अधिक या उसके बराबर, C सामग्री 1.8%-2.0%, अशुद्धियाँ (Fe+Al+Ca) 0.5% से कम या उसके बराबर, मुख्य रूप से -SiC (हेक्सागोनल क्रिस्टल) | उच्च डीऑक्सीडेशन दक्षता और मजबूत रासायनिक स्थिरता | उच्च-स्तरीय स्टीलमेकिंग (बेयरिंग स्टील, स्प्रिंग स्टील), इलेक्ट्रॉनिक सामग्री (सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट) |
| साधारण औद्योगिक-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड | Si सामग्री 75%-97%, C सामग्री 2.0%-3.0%, अशुद्धियाँ 3% से कम या उसके बराबर, -SiC और -SiC (घन क्रिस्टल) का मिश्रण | उच्च लागत-प्रदर्शन अनुपात, सामान्य अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त | साधारण स्टील गलाने, कास्टिंग इनोकुलेंट और अपघर्षक। |
| कम-शुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड | सी सामग्री 60%-74%, अशुद्धियाँ 5% से अधिक या उसके बराबर, अनियमित क्रिस्टल संरचना | कम लागत, मुख्य रूप से सहायक एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है | कच्चा लोहा भागों की रफ मशीनिंग, दुर्दम्य सामग्री योजक |
प्रकार में अंतर के मुख्य कारण:
कच्चा माल और प्रक्रिया प्रभाव:उच्च{{0}शुद्धता वाले SiC में उच्च-शुद्धता वाले सिलिका रेत (99.9% या अधिक) और उच्च-{3}गुणवत्ता वाले पेट्रोलियम कोक का उपयोग किया जाता है, जिसे 8-12 घंटों के लिए 2300{7}}2500 डिग्री पर पिघलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पर्याप्त क्रिस्टल विकास और न्यूनतम अशुद्धता अवशेष प्राप्त होते हैं। साधारण औद्योगिक-ग्रेड SiC साधारण सिलिका रेत और कोयला कोक का उपयोग करता है, जिसे 4-6 घंटे के लिए 2000-2200 डिग्री पर पिघलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अशुद्धता की मात्रा अधिक होती है।
आवेदन मांग प्रेरित:उच्च {{0}अंत इस्पात निर्माण और इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में सामग्री की शुद्धता के लिए कठोर आवश्यकताएं होती हैं, जिससे उच्च शुद्धता वाले SiC का विकास होता है। इसके विपरीत, कास्टिंग और दुर्दम्य सामग्री अनुप्रयोग लागत नियंत्रण को प्राथमिकता देते हैं, जहां सामान्य या कम शुद्धता वाला SiC पर्याप्त होता है।
सिलिकॉन कार्बाइड आकार वर्गीकरण मानक और प्रभावित करने वाले कारक
कण आकार वर्गीकरण और विशिष्टता पत्राचार (उद्योग-सामान्य मानक)
सिलिकॉन कार्बन मिश्र धातु का आकार "मेष" पर आधारित है, जिसमें मिलीमीटर (मिमी) और संबंधित अनुप्रयोग परिदृश्यों में निम्नलिखित रूपांतरण होता है:
| ग्रैन्युलैरिटी विशिष्टता (मेष) | संगत ग्रैन्युलैरिटी (मिमी) | प्रमुख विशेषताऐं | उपयुक्त परिदृश्य |
| 10-20मेश | 0.85-2.00 | धीमा विघटन, स्थिर प्रतिक्रिया | दीर्घावधि कपोला प्रगलन और बड़े कनवर्टर इस्पात निर्माण के लिए उपयुक्त |
| 20-60मेश | 0.25-0.85 | मध्यम विघटन दर, संतुलित प्रतिक्रिया | इलेक्ट्रिक फर्नेस स्टीलमेकिंग, साधारण कास्टिंग का इनोक्यूलेशन |
| 60-120मेश | 0.125-0.25 | तेजी से विघटन और अच्छा फैलाव | पतली दीवार वाली कास्टिंग ऊष्मायन और तेजी से डीऑक्सीडेशन के लिए उपयुक्त। |
| 120-200मेश | 0.075-0.125 | बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र, अत्यंत तीव्र प्रतिक्रिया | परिशुद्धता कास्टिंग, इलेक्ट्रॉनिक सामग्री की तैयारी |
आकार विविधता के कारण
प्रतिक्रिया कैनेटीक्स आवश्यकताएँ:
छोटे कण सिलिकॉन कार्बाइड में एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र होता है (उदाहरण के लिए, 200 जाल में 10 जाल के विशिष्ट सतह क्षेत्र से 10 गुना से अधिक होता है), जो पिघले हुए स्टील/लोहे के साथ अधिक गहन संपर्क की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से विघटन दर होती है, जो "तीव्र डीऑक्सीडेशन, कम समय गलाने" परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है (जैसे इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टीलमेकिंग के बाद के चरण); बड़े कण सिलिकॉन कार्बाइड धीरे-धीरे घुलता है, जिससे घटकों की निरंतर रिहाई की अनुमति मिलती है, जो "दीर्घकालिक स्थिर प्रतिक्रिया" परिदृश्यों (जैसे कपोला भट्टी गलाने) के लिए उपयुक्त है।
उपकरण और प्रक्रिया अनुकूलता:
छोटी प्रेरण भट्टियों में भट्ठी का स्थान सीमित होता है और सरगर्मी कमजोर होती है। 10{2}}20 मेश बड़े {{5}कण सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करने से आसानी से जमने और अधूरा विघटन हो सकता है; इसलिए, छोटे कणों (60 जाल या अधिक) की आवश्यकता होती है। बड़े कन्वर्टर्स और कपोला भट्टियां, पिघले हुए स्टील की बड़ी मात्रा और अधिक गहन सरगर्मी के साथ, बड़े कण सिलिकॉन कार्बाइड को समायोजित कर सकते हैं, और जोड़ने की प्रक्रिया अधिक सुविधाजनक है।
सिलिकॉन कार्बाइड प्रकार और आकार के लिए वैज्ञानिक पहचान के तरीके
प्रकार की पहचान (उच्च से निम्न तक सटीकता)
रासायनिक संरचना विश्लेषण:
आईसीपी स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग सी, सी और अशुद्धियों की सामग्री का पता लगाने के लिए किया जाता है। सी 98% से अधिक या उसके बराबर उच्च शुद्धता को इंगित करता है, 75%-97% सामान्य ग्रेड को इंगित करता है, और <75% कम शुद्धता को इंगित करता है।
क्रिस्टल संरचना विश्लेषण:
X-किरण विवर्तन (XRD) का उपयोग किया जाता है। स्पष्ट -SiC विशेषता शिखर उच्च शुद्धता या सामान्य ग्रेड का संकेत देते हैं, जबकि -SiC विशेषता शिखर का उच्च अनुपात कम शुद्धता का संकेत देता है।
उपस्थिति-आधारित निर्णय:
उच्च शुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड काला या गहरा हरा होता है जिसमें एक समान चमक होती है और कोई बदरंग दाग नहीं होता है; साधारण ग्रेड का रंग भूरा होता है और इसकी चमक फीकी होती है; कम {{1}शुद्धता अधिकतर भूरे-भूरे रंग की होती है, और अशुद्धता के कण दिखाई देते हैं।
आकार की पहचान (आमतौर पर प्रयुक्त उद्योग विधियाँ)
मानक चलनी विश्लेषण:
जीबी/टी 6003.1-2012 मानक छलनी का उपयोग करके, सिलिकॉन कार्बाइड के नमूनों को छलनी किया जाता है, और कण आकार वितरण निर्धारित करने के लिए विभिन्न छलनी परतों पर अवशेषों को तौला जाता है (उदाहरण के लिए, "80-100 जाल" का अर्थ है कण जो 80-जाल छलनी से गुजरते हैं लेकिन 100-जाल छलनी पर रहते हैं)। यह विधि संचालित करने में सरल, कम लागत वाली और औद्योगिक उत्पादन वातावरण के लिए उपयुक्त है।
लेजर आकार विश्लेषण:
लेज़र आकार विश्लेषक का उपयोग करते हुए, यह विधि कण आकार वितरण वक्रों को शीघ्रता से प्राप्त करने के लिए कणों पर लेज़र प्रकाश के प्रकीर्णन प्रभाव का उपयोग करती है। यह उच्च माप सटीकता (त्रुटि 2% से कम या उसके बराबर) प्रदान करता है और सख्त कण आकार आवश्यकताओं (जैसे इलेक्ट्रॉनिक सामग्री और सटीक कास्टिंग) के साथ उच्च अंत अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
सिलिकॉन कार्बाइड के लिए सही चयन सिद्धांत और व्यावहारिक बिंदु
कोर चयन तर्क
"शुद्धता आवश्यकताओं" के आधार पर चयन:उच्च{{0}उच्चतम स्टील और इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए उच्चशुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड; सामान्य धातुकर्म और ढलाई के लिए औद्योगिक-ग्रेड; लागत के प्रति संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए कम {{3}शुद्धता।
"प्रतिक्रिया दर" के आधार पर चयन:कम समय में गलाने और तेजी से डीऑक्सीडेशन के लिए छोटा आकार (60 जाल या बड़ा); लंबे समय तक गलाने और स्थिर प्रतिक्रियाओं के लिए बड़े कण आकार (20 जाल से नीचे)।
"उपकरण प्रकार" के आधार पर अनुकूलता:छोटी भट्टियों के लिए छोटा आकार; अपूर्ण विघटन या परिचालन संबंधी असुविधा से बचने के लिए, बड़ी भट्टियों के लिए बड़े आकार का उपयोग किया जाता है।
मुख्य व्यावहारिक बिंदु
खुराक नियंत्रण:उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन कार्बाइड स्टील निर्माण के लिए, खुराक पिघले हुए स्टील द्रव्यमान का 0.3% - 0.5% है; साधारण ग्रेड फाउंड्री टीकाकरण के लिए, खुराक 0.5%-1.0% है। अत्यधिक खुराक से पिघले हुए स्टील में आसानी से कार्बन की मात्रा बढ़ सकती है और कास्टिंग में दरारें पड़ सकती हैं।
जोड़ने का समय:इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टीलमेकिंग के लिए, चार्ज पिघलने के बाद के चरणों में सिलिकॉन कार्बाइड जोड़ें; फाउंड्री इनोक्यूलेशन के लिए, पर्याप्त प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए पिघले हुए लोहे को टैप करने से 1-2 मिनट पहले सिलिकॉन कार्बाइड मिलाएं।
संयुक्त अनुप्रयोग तकनीकें:जब साथ मिलाया जाता हैफेरोसिलिकॉनऔर डीऑक्सीडेशन के लिए एल्युमीनियम, पहले पूर्व डीऑक्सीडेशन (80% से अधिक ऑक्सीजन निकालना) के लिए फ़ेसी मिलाएं, फिर गहरे डीऑक्सीडेशन और सिलिकॉन पुनःपूर्ति के लिए SiC जोड़ें, और अंत में डीऑक्सीडेशन दक्षता और सिलिकॉन अवशोषण दर में सुधार के लिए अंतिम डीऑक्सीडेशन के लिए एल्यूमीनियम जोड़ें।
विशेष परिदृश्यों में सिलिकॉन कार्बाइड चयन का केस अध्ययन
सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट तैयारी:
99.99% उच्च -शुद्धता, 120-200 जाल सिलिकॉन कार्बाइड का चयन यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि कोई अशुद्धता विद्युत प्रदर्शन को प्रभावित न करे;
पतली दीवार वाली सटीक कास्टिंग (उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव इंजन सिलेंडर हेड):
टीकाकरण प्रभाव और लागत को संतुलित करने के लिए 60-120 जाल साधारण-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड का चयन किया जाता है;
बड़े पैमाने पर कनवर्टर इस्पात निर्माण (Q355 कम -मिश्र धातु इस्पात):
स्टील की ताकत में सुधार करते हुए, डीऑक्सीडेशन को स्थिर करने और सिलिकॉन को पूरक करने के लिए 20 जाल औद्योगिक-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड का चयन किया जाता है।
