Galvenās silīcija karbīda sildelementu izejvielas

SiC sildelementu veiktspēju spēcīgi ietekmē izejvielu tīrība, daļiņu sadalījums, kristāla struktūra un sastāva kontrole.

1. Silīcija karbīds (SiC)

Silīcija karbīds ir primārā izejviela un parasti veido vairāk nekā 80% no sastāva.

Kopējie veidi ietver:

Zaļais silīcija karbīds

Funkcijas:

Augstāka tīrība;

Labāka kristāla struktūra;

Stabilāka elektriskā pretestība;

Piemērots prasīgiem augstas{0}temperatūras lietojumiem.

Melns silīcija karbīds

Funkcijas:

Augstāka mehāniskā izturība;

Zemākas ražošanas izmaksas;

Plaši izmanto tradicionālajās rūpnieciskajās krāsnīs.

Silīcija karbīds nodrošina:

Elektrovadītspēja;

Augsta{0}}temperatūras izturība;

Siltumvadītspēja;

Termiskā triecienizturība.

2. Oglekļa materiāli

Oglekļa{0}}materiāli tiek pievienoti, lai pielāgotu elektrisko pretestību un uzlabotu saķepināšanas veiktspēju.

Tipiski oglekļa avoti ir:

Grafīta pulveris;

Oglekļa melns;

Naftas kokss;

Antracīta pulveris.

Oglekļa materiāli palīdz izveidot stabilus vadošus tīklus starp silīcija karbīda daļiņām.

3. Saistvielas

Tā kā silīcija karbīda daļiņas ir grūti veidot tieši, ražošanas laikā ir nepieciešamas saistvielas.

Parastās saistvielas ietver:

dekstrīns;

Fenola sveķi;

Akmeņogļu darva;

Organiskie sveķi;

Silīcija dioksīds.

To funkcijās ietilpst:

Zaļā spēka uzlabošana;

Daļiņu saķeres uzlabošana;

Saķepināšanas procesa atbalstīšana.

4. Funkcionālās piedevas

Lai uzlabotu produkta veiktspēju, var pievienot nelielu daudzumu piedevu:

Silīcija pulveris;

Alumīnija oksīds;

silīcija nitrīds;

Retzemju oksīdi.

Šīs piedevas uzlabo:

Oksidācijas izturība;

Mehāniskā izturība;

Elektriskā stabilitāte;

Kalpošanas laiks.

Silīcija karbīda sildelementu ražošanas process

Ražošanas process ietver vairākus kritiskus posmus:

Izejvielu sagatavošana → Sajaukšana → Ekstrūzijas formēšana → Žāvēšana → Augstas{0}}temperatūras saķepināšana → Apstrāde → Pārbaude → Iepakojums

1. Izejvielu sagatavošana

Silīcija karbīda pulveri tiek apstrādāti, izmantojot:

Sasmalcināšana;

Magnētiskā atdalīšana;

Skrīnings;

Daļiņu klasifikācija.

Pareizs daļiņu izmēra sadalījums palīdz sasniegt:

Vienota elektriskā pretestība;

Piemērota porainība;

Uzlabota mehāniskā izturība.

2. Sajaukšana un formulēšana

Izejvielas tiek precīzi nosvērtas un sajauktas atbilstoši produkta prasībām.

Maisījums parasti satur:

silīcija karbīds;

Oglekļa materiāli;

Piedevas;

Saistvielas.

Viendabīgs maisījums ir būtisks produkta stabilai darbībai.

3. Ekstrūzijas formēšana

Ekstrūzija ir visizplatītākā formēšanas metode.

Pēc vakuuma mīcīšanas materiāls tiek izspiests dažādās formās:

Taisni stieņi;

U-formas elementi;

Vītņoti dizaini;

Pielāgotas struktūras.

Veidošanas kvalitāte tieši ietekmē:

Izmēru precizitāte;

Pretestības viendabīgums;

Kalpošanas laiks.

4. Žāvēšanas process

Izveidotos zaļos ķermeņus lēnām žāvē, lai noņemtu mitrumu un samazinātu iekšējo stresu.

Pareiza žāvēšana novērš:

Plaisāšana;

Deformācija;

Strukturālie defekti.

5. Augstas-temperatūras saķepināšana

Saķepināšana ir vissvarīgākais ražošanas posms.

Rūpnieciskajā ražošanā parasti izmanto:

Pretestības krāsns saķepināšana;

Elektriski apsildāmi saķepināšanas procesi.

Saķepināšanas temperatūra parasti ir virs 2000 grādiem.

Saķepināšanas laikā:

Silīcija karbīda daļiņas savienojas kopā;

Kristāla graudi aug;

Izveidojas stabila struktūra;

Elektriskās īpašības kļūst stabilas.

Saķepināšanas kvalitāte nosaka:

Maksimālā darba temperatūra;

Pretestības stabilitāte;

Oksidācijas izturība;

Kalpošanas laiks.

6. Apstrāde un kvalitātes pārbaude

Pēc saķepināšanas SiC sildelementi tiek precīzi apstrādāti:

Diametra slīpēšana;

Aukstā -beigu apstrāde;

Vītņu apstrāde;

Termināla apdare.

Kvalitātes pārbaude ietver:

Elektriskie testi

Pretestības mērīšana;

Pretestības viendabīgums;

Jaudas stabilitāte.

Fiziskie testi

Blīvums;

Mehāniskā izturība;

Porainība.

Augstas{0}}temperatūras testi

Termiskā triecienizturība;

Oksidācijas izturība;

Ilgtermiņa{0}}darbības stabilitāte.

Galvenie faktori, kas ietekmē produktu kvalitāti

Izejvielu tīrība

Augstākas tīrības pakāpes silīcija karbīds uzlabo:

termiskā stabilitāte;

Oksidācijas izturība;

Darbības laiks.

Materiāla sastāvs

Dažādām nozarēm ir nepieciešami dažādi formulējumi:

Stikla rūpniecība: lieliska oksidācijas izturība;

Keramikas rūpniecība: termiskā stabilitāte;

Pusvadītāju rūpniecība: augsta tīrība un zems piesārņojums.

Saķepināšanas tehnoloģija

Uzlabotā saķepināšanas tehnoloģija uzlabo:

Graudu līmēšana;

Elektriskā konsistence;

Produkta uzticamība.

Nākotnes attīstības tendences

Silīcija karbīda sildelementu nozare virzās uz:

1. Augstāka tīrība

Atbilstība pusvadītāju un jauno enerģētikas nozaru prasībām.

2. Ilgāks kalpošanas laiks

Oksidācijas izturības uzlabošana, izmantojot modernu materiālu dizainu.

3. Energoefektivitāte

Samazina pretestības novirzi un uzlabo siltuma efektivitāti.

4. Pielāgoti risinājumi

Sildelementu izstrāde specifiskiem krāsns dizainiem un pielietojumiem.

Secinājums

Silīcija karbīda sildelementi apvieno izcilas elektriskās, termiskās un mehāniskās īpašības, padarot tos par neaizstājamiem komponentiem mūsdienu augstas temperatūras{0}}rūpniecībā. Pastāvīgi izejvielu, formulēšanas tehnoloģiju un ražošanas procesu uzlabojumi vēl vairāk uzlabos to veiktspēju un paplašinās to pielietojumu progresīvās ražošanas, atjaunojamās enerģijas, elektronikas un pusvadītāju nozarēs.