碳化矽的合成
①碳化矽的冶煉方法 合成碳化矽所用的原料主要是以SiO2為主要成分的脈石英或石英砂與以C為主要成分的石油焦₪✘,低檔次的碳化矽可用地灰分的無煙煤為原料☁↟₪。輔助原料為木屑和食鹽☁↟₪。
碳化矽有黑₪✘·◕、綠兩種☁↟₪。冶煉
綠碳化矽時要求矽質原料中SiO2含量儘可能高₪✘,雜質含量儘量低☁↟₪。生產
黑碳化矽時₪✘,矽質原料中的SiO2可稍低些☁↟₪。對石油焦的要求是固定碳含量儘可能高₪✘,灰分含量小於1☁↟₪。2%₪✘,揮發分小於12☁↟₪。0%₪✘,石油焦的粒度通常在2mm或1☁↟₪。5mm以下☁↟₪。木屑用於調整爐料的透氣效能₪✘,通常的加入量為3%~5%(體積)☁↟₪。食鹽僅在冶煉綠碳化矽時使用☁↟₪。
矽質原料與石油焦在2000~2500℃的電阻爐內透過以下反應生成碳化矽◕·:
SiO2+3C→SiC+2CO↑
CO透過爐料排出☁↟₪。加入食鹽可與Fe₪✘·◕、Al等雜質生成氯化物而揮發掉☁↟₪。木屑使物料形成多孔燒結體₪✘,便於CO氣體排出☁↟₪。
碳化矽形成的特點是不透過液相₪✘,其過程如下◕·:約從1700℃開始₪✘,矽質原料由砂粒變為熔體₪✘,進而變為蒸汽(白煙);SiO2熔體和蒸汽鑽進碳質材料的氣孔₪✘,滲入碳的顆粒₪✘,發生生成Sic的反應;溫度升高至1700~1900℃時₪✘,生成b-SiC;溫度進一步升高至1900~2000℃時₪✘,細小的b-SiC轉變為a-SiC₪✘,a-SiC晶粒逐漸長大和密實;爐溫再升至2500℃左右₪✘,SiC開始分解變為矽蒸汽和石墨☁↟₪。