1. Materiaaliset asunnot ja rakenteellinen eheys
1.1 Piikarbidin luontaiset ominaisuudet
(Piikarbidiupokkaat)
Piikarbidi (SiC) on kovalenttinen keraaminen aine, joka koostuu piistä ja hiiliatomeista, jotka on muodostettu tetraedriseen hilarakenteeseen, pääasiassa olemassa yli 250 polytyyppiset tyypit, 6H:lla, 4H, ja 3C on yksi sopivimmista.
Sen kiinteä suunnattu sidos antaa poikkeuksellisen kovuuden (Mohs ~ 9.5), korkea lämmönjohtavuus (80– 120 W/(m · K )puhtaille yksinäisille kiteille), ja vaikuttava kemiallinen inertiteetti, mikä tekee siitä yhden kestävimmistä materiaaleista vaikeissa olosuhteissa.
Suuri bandgap (2.9– 3.3 eV) varmistaa poikkeuksellisen sähköeristyksen huoneenlämpötilassa ja korkean säteilyn kestävyyden, samalla kun sen lämpökasvukerroin on pienentynyt (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ K) edistää poikkeuksellista lämpöiskun kestävyyttä.
Nämä luontaiset ominaisuudet säilyvät myös lämpötiloissa, jotka ylittävät 1600 °C, antaa piikarbidin säilyttää arkkitehtonisen eheyden pitkäaikaisessa suorassa altistumisessa sulaille teräksille, ystävällinen, ja reaktiiviset kaasut.
Toisin kuin oksidiposliinit, kuten alumiinioksidi, Piikarbidi ei reagoi helposti hiilen tai tyypin matalasulava eutektiikka minimoimaan ilmapiiriä, tärkeä etu metallurgisessa ja puolijohteiden käsittelyssä.
Kun se on valmistettu upokkaaksi– astiat, jotka on valmistettu sisältämään ja lämmittämään materiaaleja– SiC ylittää perinteiset materiaalit, kuten kvartsin, grafiitti, ja alumiinioksidin odotettavissa oleva elinikä ja prosessin eheys.
1.2 Mikrorakenne ja mekaaninen turvallisuus
SiC-upokkaiden suorituskyky on sidottu huolellisesti niiden mikrorakenteeseen, joka perustuu tuotantomenetelmään ja käytettyihin sintrausaineisiin.
Tulenkestävät upokkaat valmistetaan tyypillisesti käyttämällä vastesidontaa, jossa huokoiset hiiliaihiot läpäistään nestemäisellä piillä, muodostaen β-SiC:tä vasteen Si kautta(l) + C(s) → SiC(s).
Tämä prosessi tuottaa komposiittirakenteen primaarisesta piikarbidista, jossa on jäljellä olevaa maksutonta piitä (5– 10%), mikä parantaa lämmönjohtavuutta, mutta saattaa rajoittaa käyttöä 1414 °C(piin sulamistekijä).
Päinvastoin, täysin sintratut piikarbidiupokkaat valmistetaan kiinteässä olomuodossa tai nestefaasisintrauksella käyttämällä booria ja hiiltä tai alumiinioksidi-yttria-lisäaineita, saavuttaa lähes teoreettinen tiheys ja suurempi puhtaus.
Näillä on erinomainen virumisvastus ja hapettumisvarmuus, mutta ne ovat kalliimpia ja vaikeampia valmistaa suurissa koossa.
( Piikarbidiupokkaat)
Hienojakoinen, Sintratun piikarbidin lomittainen mikrorakenne tarjoaa poikkeuksellisen kestävyyden lämpöhajoamista ja mekaanista hajoamista vastaan, kriittinen nestemäisen piin käsittelyssä, germanium, tai III-V-yhdisteet kiteiden kehitysmenetelmissä.
Raereunuksen suunnittelu, mukaan lukien toisen vaiheen ja huokoisuuden hallinta, sillä on tärkeä tehtävä kestävän lujuuden luomisessa syklisessä kuumennuksessa ja aggressiivisissa kemiallisissa ympäristöissä.
2. Lämpöteho ja ympäristönkestävyys
2.1 Lämmönjohtavuus ja lämmönjako
Yksi SiC-upokkaiden tärkeimmistä eduista on niiden korkea lämmönjohtavuus, joka mahdollistaa nopean ja tasaisen lämmönsiirron korkean lämpötilan käsittelyssä.
Toisin kuin matalan johtavuuden tuotteet, kuten integroitu piidioksidi (1– 2 W/(m · K)), SiC hajottaa tehokkaasti lämpöenergiaa upokkaan seinämään, paikallisten kuumien pisteiden ja lämpögradienttien vähentäminen.
Tämä harmonia on välttämätön prosesseissa, kuten monikiteisen piin suunnatussa jähmettymisessä aurinkosähköä varten, missä lämpötilatason homogeenisuus suoraan vaikuttaa kiteen korkeaan laatuun ja virhepaksuuteen.
Korkean johtavuuden ja vähäisen lämpölaajenemisen sekoitus aiheuttaa poikkeuksellisen korkean lämpöshokkikriteerin (R = k(1 - n)a/ p), tekee SiC-upokkaista kestäviä halkeilua vastaan nopeiden kodin lämmitys- tai jäähdytysjaksojen ajan.
Tämä mahdollistaa nopeammat lämmitysjärjestelmän ramppinopeudet, parannettu läpimeno, ja vähentynyt seisonta-aika upokkaan vioittumisen seurauksena.
Lisäksi, materiaalin kyky kestää toistuvaa lämpöpyöräilyä ilman huomattavaa tuhoa, joten se soveltuu kovettumiskäsittelyyn kaupallisissa lämmittimissä, jotka toimivat yläpuolella 1500 °C.
2.2 Hapetus ja kemiallinen yhteensopivuus
Ilman korkeissa lämpötiloissa, SiC hapettuu helposti, muodostaen suojaavan kerroksen amorfista piidioksidia (SiO KAKSI) sen pinnalla: SiC + 3/2 O ₂ → SiO KAKSI + CO.
Tämä lasitettu kerros tiivistyy korkeissa lämpötiloissa, toimii diffuusioesteenä, joka hidastaa hapettumista ja suojaa alla olevaa keraamista rakennetta.
Kuitenkin, alentuvissa ympäristöissä tai tyhjiöolosuhteissa– tavallista puolijohteiden ja teräksen jalostuksessa– hapettumista estetään, ja piikarbidi on edelleen kemiallisesti vakaa verrattuna sulaan piin, kevyt alumiini, ja useita kuonaa.
Se kestää liukenemista ja reagointia nestemäisellä piillä jopa 1410 °C, vaikka pitkä altistuminen voi johtaa pieneen hiilen kerääntymiseen tai rajapinnan karhentumiseen.
Ratkaisevaa, Piikarbidi ei aiheuta metallisia kontaminaatioita herkkiin sulatteisiin, elintärkeä tarve elektronisen piin valmistukseen, jossa Fe-kontaminaatio, Cu, tai Cr on pidettävä ppb-tason alapuolella.
Kuitenkin, on oltava varovainen käsiteltäessä maa-alkalimetalleja tai erittäin herkkiä oksideja, koska jotkut voivat kuluttaa piikarbidia ankarissa lämpötiloissa.
3. Tuotantoprosessit ja laadunvalvonta
3.1 Rakennusmenetelmät ja mittavalvonta
SiC-upokkaiden tuotanto sisältää muotoilun, kuivaus, ja korkean lämpötilan sintraus tai vuoto, tekniikoilla, jotka on valittu vaaditun puhtauden perusteella, koko, ja sovellus.
Tavallisiin luontistrategioihin kuuluu isostaattinen puristus, ekstruusio, ja liukumäen levittäminen, jokainen tarjoaa eri asteen mittatarkkuuden ja mikrorakenteen yhtenäisyyden.
Suurille upokkaille, joita käytetään aurinkoharkon levittämisessä, Isostaattinen puristus varmistaa tasaisen seinäpinnan paksuuden ja paksuuden, vähentää epätasaisen lämpökasvun ja epäonnistumisen uhkaa.
Reaktiosidottu SiC (RBSC) upokkaat ovat edullisia ja niitä käytetään yleisesti valimoissa ja aurinkoenergiamarkkinoilla, vaikka toistuvat piirajoitukset liuoksen maksimilämpötilaa.
Sintrattu SiC (SSiC) versiot, samalla ylimääräistä kallista, saavuttaa huomattavan puhtaus, sitkeys, ja vastustuskyky kemiallisille iskuille, mikä tekee niistä sopivia arvokkaisiin sovelluksiin, kuten GaAs- tai InP-kidekehitykseen.
Sintrauksen jälkeinen tarkkuustyöstö voi olla tarpeen tiukan vastuksen saavuttamiseksi, erityisesti upokkaille, joita käytetään pystysuorassa kaltevuusjäähdytyksessä (VGF) tai Czochralski (CZ) järjestelmät.
Pinta-alan viimeistely on ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan vähentää virheiden muodostumiskohtia ja varmistaa tasainen sulavirta koko levityksen ajan.
3.2 Laadunvalvonta ja tehokkuuden validointi
Tiukka laadunvarmistus on tärkeää SiC-upokkaiden luotettavuuden ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi vaativissa käyttöolosuhteissa.
Sisäisten halkeamien havaitsemiseen käytetään tuhoamattomia analyysitekniikoita, kuten ultraääniseulonta ja röntgentomografia., tilat, tai paksuusvaihtelut.
Kemiallinen analyysi käyttämällä XRF:tä tai ICP-MS:ää vahvistaa vähäisen metallikontaminaation, Lämmönjohtavuus ja taivutuslujuus määritetään tuotteen yhtenäisyyden vahvistamiseksi.
Upokkaille tehdään usein simuloituja lämpökiertotutkimuksia ennen toimitusta mahdollisten vikatilojen määrittämiseksi.
Asetuksen jäljitettävyys ja akkreditointi ovat yleisiä puolijohde- ja ilmailualan toimitusketjuissa, joissa komponenttien vikaantuminen voi aiheuttaa kalliita tuotantotappioita.
4. Sovellukset ja tekninen vaikutus
4.1 Puolijohde- ja aurinkosähköteollisuus
Piikarbidiupokkailla on ratkaiseva rooli erittäin puhtaan piin valmistuksessa sekä mikroelektroniikkaan että aurinkokennoihin.
Monikiteisten aurinkosähköharkojen suunnatussa kiinteytysuuneissa, suuret piikarbidiupokkaat toimivat nestemäisen piin ensisijaisena säiliönä, pitää lämpötilatasot yli 1500 ° C useiden syklien ajan.
Niiden kemiallinen inertiteetti estää saastumisen, kun taas niiden lämpöturva varmistaa tasaisen jähmettymisrintaman, mikä johtaa laadukkaampiin kiekoihin, joissa on vähemmän vääriä sijoituksia ja raerajoja.
Jotkut valmistajat pinnoittavat sisäpinnan piinitridillä tai piidioksidilla, mikä vähentää sidosta ja helpottaa harkon irtoamista jäähtymisen jälkeen.
Tutkimusmittakaavassa Czochralskin yhdistepuolijohteiden kasvu, GaAs:n sulatusten pitämiseen käytetään pienempiä SiC-upokkaita, InSb, tai CdTe, joissa marginaalinen reaktiivisuus ja ulottuvuusvarmuus ovat kriittisiä.
4.2 Metallurgia, Tehdas, ja Emerging Technologies
Puolijohteiden lisäksi, SiC upokkaat ovat välttämättömiä teräksen jalostuksessa, metalliseoksen valmistus, ja alumiinin laboratoriomittakaavaiset sulatusmenetelmät, kupari, ja harvinaisten maametallien elementtejä.
Niiden lämpöshokki- ja eroosionkestävyys tekee niistä sopivia valimoiden induktio- ja vastuslämmitysjärjestelmiin, jossa ne ylittävät grafiitti- ja alumiinioksidivaihtoehdot useilla sykleillä.
Responsiivisten metallien additiivinen valmistuksessa, SiC-säiliöitä käytetään pölynimurin induktiosulatuksessa upokkaan toimintahäiriöiden ja kontaminaatioiden estämiseksi.
Nousevat sovellukset koostuvat sulan suolan aktivaattoreista ja kohdistetuista aurinkoenergiajärjestelmistä, jossa piikarbidiastiat voivat sisältää korkean lämpötilan suoloja tai nestemäisiä metalleja lämpöenergian varastointia varten.
Jatkuvalla sintrausinnovaatioiden ja peitesuunnittelun kehittämisellä, SiC upokkaat ovat valmiita tukemaan seuraavan sukupolven materiaalien käsittelyä, mahdollistaen puhtaamman, paljon tehokkaampi, ja skaalautuvat kaupalliset lämpöjärjestelmät.
Kertauksessa, piikarbidiupokkaat edustavat kriittistä mahdollista teknologiaa korkean lämpötilan tuotteiden synteesissä, yhdistyvät merkittävä lämpö, mekaaninen, ja kemiallinen tehokkuus yhdessä suunnitellussa osassa.
Niiden yleinen käyttöönotto koko puolijohteessa, aurinko-, ja metallurginen teollisuus korostaa velvollisuuttaan nykyaikaisen kaupallisen posliinin perustana.
5. Myyjä
Advanced Ceramics perustettiin lokakuussa 17, 2012, on korkean teknologian yritys, joka on sitoutunut tutkimukseen ja kehitykseen, tuotantoa, käsittelyä, keraamisten materiaalien ja tuotteiden myynti ja tekniset palvelut. Tuotteihimme kuuluvat, mutta ei rajoittuen, boorikarbidikeraamiset tuotteet, Boorinitridikeraamiset tuotteet, Piikarbidin keraamiset tuotteet, Piinitridikeraamiset tuotteet, Zirkoniumdioksidikeraamiset tuotteet, jne. Jos olet kiinnostunut, ota rohkeasti yhteyttä.
Tunnisteet: Piikarbidiupokkaat, Piikarbidikeramiikka, Piikarbidi keraamiset upokkaat
Kaikki artikkelit ja kuvat ovat Internetistä. Jos on tekijänoikeusongelmia, ota meihin yhteyttä ajoissa poistaaksesi.
Kysy meiltä