سلکان کاربائیڈ سیرامکس کے لیے خصوصی تیاری کی تکنیک

سلکان کاربائیڈ (SiC) سیرامکمواد میں بہت سی بہترین خصوصیات ہیں، جن میں اعلی درجہ حرارت کی طاقت، مضبوط آکسیڈیشن مزاحمت، اعلی لباس مزاحمت، تھرمل استحکام، کم تھرمل توسیع گتانک، اعلی تھرمل چالکتا، اعلی سختی، تھرمل جھٹکا مزاحمت، اور کیمیائی سنکنرن مزاحمت شامل ہیں۔ یہ خصوصیات SiC سیرامکس کو مختلف شعبوں جیسے آٹوموٹیو، مکینیکل اور کیمیائی صنعتوں، ماحولیاتی تحفظ، خلائی ٹیکنالوجی، انفارمیشن الیکٹرانکس، اور توانائی میں تیزی سے قابل اطلاق بناتی ہیں۔SiC سیرامکسان کی شاندار کارکردگی کی وجہ سے بہت سے صنعتی شعبوں میں ایک ناقابل تبدیلی ساختی سیرامک ​​مواد بن گیا ہے۔

وہ ساختی خصوصیات کیا ہیں جو بڑھاتی ہیں۔سی سیرامکس?

کی اعلیٰ خصوصیاتSiC سیرامکسان کی منفرد ساخت سے گہرا تعلق ہے۔ SiC بہت مضبوط ہم آہنگی بانڈز کے ساتھ ایک کمپاؤنڈ ہے، جہاں Si-C بانڈ کا ionic کردار صرف 12% ہے۔ اس کے نتیجے میں اعلی طاقت اور ایک بڑا لچکدار ماڈیولس، بہترین لباس مزاحمت فراہم کرتا ہے۔ خالص SiC تیزابی محلول جیسے HCl، HNO3، H2SO4، یا HF، اور نہ ہی الکلائن محلول جیسے NaOH کے ذریعے خراب ہوتا ہے۔ جب کہ یہ ہوا میں گرم ہونے پر آکسائڈائز ہونے کا رجحان رکھتا ہے، سطح پر SiO2 پرت کی تشکیل آکسیجن کے مزید پھیلاؤ کو روکتی ہے، اس طرح آکسیکرن کی شرح کم رہتی ہے۔ مزید برآں، SiC سیمی کنڈکٹر خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے، اچھی برقی چالکتا کے ساتھ جب تھوڑی مقدار میں نجاست متعارف کرائی جاتی ہے، اور بہترین تھرمل چالکتا۔

SiC کی مختلف کرسٹل شکلیں اس کی خصوصیات کو کیسے متاثر کرتی ہیں؟

SiC دو اہم کرسٹل شکلوں میں موجود ہے: α اور β۔ β-SiC میں ایک کیوبک کرسٹل ڈھانچہ ہے، جس میں Si اور C چہرے پر مرکوز کیوبک جالیوں کی تشکیل کرتے ہیں۔ α-SiC 100 سے زیادہ پولی ٹائپس میں موجود ہے، بشمول 4H، 15R، اور 6H، صنعتی ایپلی کیشنز میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والے 6H کے ساتھ۔ ان پولی ٹائپس کا استحکام درجہ حرارت کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ 1600°C سے نیچے، SiC β شکل میں موجود ہے، جب کہ 1600°C سے اوپر، β-SiC آہستہ آہستہ مختلف α-SiC پولی ٹائپس میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، 4H-SiC 2000°C کے ارد گرد بنتا ہے، جبکہ 15R اور 6H پولی ٹائپس کو آسانی سے بننے کے لیے 2100°C سے زیادہ درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ 6H پولی ٹائپ 2200°C سے اوپر بھی مستحکم رہتا ہے۔ ان پولی ٹائپس کے درمیان آزاد توانائی میں چھوٹے فرق کا مطلب یہ ہے کہ معمولی نجاست بھی ان کے تھرمل استحکام کے تعلقات کو بدل سکتی ہے۔

SiC پاؤڈر تیار کرنے کی تکنیکیں کیا ہیں؟

خام مال کی ابتدائی حالت کی بنیاد پر SiC پاؤڈر کی تیاری کو ٹھوس مرحلے کی ترکیب اور مائع مرحلے کی ترکیب میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

ٹھوس مرحلے کی ترکیب میں کون سے طریقے شامل ہیں؟ 

ٹھوس مرحلے کی ترکیب میں بنیادی طور پر کاربوتھرمل کمی اور براہ راست سلکان کاربن رد عمل شامل ہیں۔ کاربوتھرمل کمی کا طریقہ Acheson عمل، عمودی بھٹی کا طریقہ، اور اعلی درجہ حرارت روٹری فرنس کا طریقہ شامل کرتا ہے۔ اچیسن کے ذریعہ ایجاد کردہ اچیسن عمل میں ایک اچیسن برقی بھٹی میں کاربن کے ذریعہ کوارٹج ریت میں سلکا کی کمی شامل ہے، جو اعلی درجہ حرارت اور مضبوط برقی شعبوں کے تحت الیکٹرو کیمیکل رد عمل سے چلتی ہے۔ یہ طریقہ، صنعتی پیداوار کی ایک صدی پر محیط تاریخ کے ساتھ، نسبتاً موٹے SiC ذرات پیدا کرتا ہے اور اس میں بجلی کی کھپت زیادہ ہوتی ہے، جس میں سے زیادہ تر گرمی کی وجہ سے ضائع ہو جاتی ہے۔

1970 کی دہائی میں، ایچیسن کے عمل میں بہتری کے نتیجے میں 1980 کی دہائی میں ترقی ہوئی، جیسے کہ β-SiC پاؤڈر کی ترکیب کے لیے عمودی بھٹی اور اعلی درجہ حرارت والی روٹری فرنس، 1990 کی دہائی میں مزید ترقی کے ساتھ۔ اوہساکی وغیرہ۔ پتہ چلا کہ SiO2 اور Si پاؤڈر کے مرکب کو گرم کرنے سے خارج ہونے والی SiO گیس ایکٹیویٹڈ کاربن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے، درجہ حرارت میں اضافہ اور زیادہ سے زیادہ SiO گیس خارج ہونے پر پاؤڈر کی مخصوص سطح کے رقبے کو کم کر کے ہولڈنگ ٹائم میں اضافہ ہوتا ہے۔ براہ راست سلکان کاربن رد عمل کا طریقہ، خود کو پھیلانے والے اعلی درجہ حرارت کی ترکیب کا اطلاق، جس میں ری ایکٹنٹ جسم کو بیرونی حرارت کے ذریعہ سے بھڑکانا اور اس عمل کو برقرار رکھنے کے لیے ترکیب کے دوران جاری ہونے والی کیمیائی رد عمل کی حرارت کا استعمال شامل ہے۔ اس طریقہ کار میں کم توانائی کی کھپت، سادہ سازوسامان اور عمل، اور اعلی پیداواری صلاحیت ہے، اگرچہ ردعمل کو کنٹرول کرنا مشکل ہے۔ سلیکون اور کاربن کے درمیان کمزور خارجی رد عمل کمرے کے درجہ حرارت پر بھڑکنا اور برقرار رکھنا مشکل بناتا ہے، اضافی توانائی کے ذرائع جیسے کیمیائی بھٹی، براہ راست کرنٹ، پہلے سے گرم، یا معاون الیکٹرک فیلڈز کی ضرورت ہوتی ہے۔

مائع مرحلے کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے SiC پاؤڈر کی ترکیب کیسے کی جاتی ہے؟ 

مائع مرحلے کی ترکیب کے طریقوں میں سول جیل اور پولیمر سڑنے کی تکنیک شامل ہیں۔ Ewell et al. سب سے پہلے سول-جیل کا طریقہ تجویز کیا، جسے بعد میں 1952 کے آس پاس سیرامکس کی تیاری پر لاگو کیا گیا۔ یہ طریقہ الکوکسائیڈ کے پیشرو تیار کرنے کے لیے مائع کیمیائی ریجنٹس کا استعمال کرتا ہے، جو کم درجہ حرارت پر تحلیل ہو کر ایک یکساں محلول بناتا ہے۔ مناسب جیلنگ ایجنٹوں کو شامل کرنے سے، الکوکسائیڈ ایک مستحکم سول سسٹم بنانے کے لیے ہائیڈولیسس اور پولیمرائزیشن سے گزرتا ہے۔ طویل عرصے تک کھڑے رہنے یا خشک ہونے کے بعد، سی اور سی سالماتی سطح پر یکساں طور پر مل جاتے ہیں۔ اس مکسچر کو 1460-1600 ° C پر گرم کرنے سے باریک SiC پاؤڈر پیدا کرنے کے لیے کاربوتھرمل کمی کا رد عمل پیدا ہوتا ہے۔ سول-جیل پروسیسنگ کے دوران کنٹرول کرنے کے کلیدی پیرامیٹرز میں حل پی ایچ، ارتکاز، رد عمل کا درجہ حرارت، اور وقت شامل ہیں۔ یہ طریقہ مختلف ٹریس اجزاء کے یکساں اضافے کی سہولت فراہم کرتا ہے لیکن اس میں خامیاں ہیں جیسے کہ بقایا ہائیڈروکسیل اور صحت کے لیے نقصان دہ نامیاتی سالوینٹس، خام مال کی زیادہ لاگت، اور پروسیسنگ کے دوران نمایاں سکڑ جانا۔

نامیاتی پولیمر کا اعلی درجہ حرارت سڑنا SiC پیدا کرنے کا ایک اور مؤثر طریقہ ہے:

جیل پولی سیلوکسینز کو گرم کرنے کے لیے انہیں چھوٹے مونومر میں گلنا، بالآخر SiO2 اور C بنتا ہے، جس کے بعد SiC پاؤڈر پیدا کرنے کے لیے کاربوتھرمل کمی سے گزرنا پڑتا ہے۔

پولی کاربوسیلینز کو گرم کر کے انہیں چھوٹے مونومر میں گلنا، ایک ایسا فریم ورک بناتا ہے جس کا نتیجہ آخر کار SiC پاؤڈر ہوتا ہے۔ سول-جیل کی حالیہ تکنیکوں نے SiO2 پر مبنی سول/جیل مواد کی تیاری کو قابل بنایا ہے، جو جیل کے اندر سنٹرنگ اور سخت کرنے والے اضافی اشیاء کی یکساں تقسیم کو یقینی بناتا ہے، جو اعلیٰ کارکردگی والے SiC سیرامک ​​پاؤڈرز کی تشکیل میں سہولت فراہم کرتا ہے۔

پریشر لیس سینٹرنگ کو ایک امید افزا تکنیک کیوں سمجھا جاتا ہے۔سی سیرامکس?

دباؤ کے بغیر sintering کے لئے ایک انتہائی امید افزا طریقہ سمجھا جاتا ہے۔sintering SiC. sintering کے طریقہ کار پر منحصر ہے، یہ ٹھوس مرحلے sintering اور مائع مرحلے sintering میں تقسیم کیا جا سکتا ہے. S. Proehazka نے الٹرا فائن β-SiC پاؤڈر (2% سے کم آکسیجن کے ساتھ) میں B اور C کی مناسب مقدار شامل کرکے اور عام دباؤ میں 2020 ° C پر سنٹرنگ کرکے SiC کے sintered جسموں کے لیے 98% سے اوپر رشتہ دار کثافت حاصل کی۔ A. ملا وغیرہ۔ Al2O3 اور Y2O3 کو 1850-1950 °C پر سنٹر 0.5μm β-SiC (ذرہ کی سطح پر SiO2 کی تھوڑی سی مقدار کے ساتھ) میں اضافے کے طور پر استعمال کیا، نظریاتی کثافت کے 95% سے زیادہ نسبتی کثافت اور اوسط کے ساتھ باریک دانوں کو حاصل کیا۔ 1.5μm کا سائز۔

ہاٹ پریس سنٹرنگ کیسے بڑھاتا ہے۔سی سیرامکس?

ناڈیو نے نشاندہی کی کہ خالص ایس آئی سی کو بغیر کسی سنٹرنگ ایڈز کے انتہائی اعلی درجہ حرارت پر صرف گھنے سینٹر کیا جا سکتا ہے، جس سے بہت سے لوگوں کو ہاٹ پریس سنٹرنگ کی تلاش کرنے پر اکسایا جاتا ہے۔ متعدد مطالعات نے SIC کی کثافت پر B، Al، Ni، Fe، Cr، اور دیگر دھاتوں کو شامل کرنے کے اثرات کا جائزہ لیا ہے، جس میں Al اور Fe کو ہاٹ پریس سنٹرنگ کو فروغ دینے کے لیے سب سے زیادہ مؤثر پایا گیا ہے۔ F.F. لینج نے Al2O3 کی مختلف مقداروں کے ساتھ ہاٹ پریس-sintered SiC کی کارکردگی کی چھان بین کی، جس میں کثافت کو تحلیل کرنے کے طریقہ کار سے منسوب کیا گیا۔ تاہم، ہاٹ پریس سنٹرنگ صرف سادہ شکل کے SiC اجزاء ہی پیدا کر سکتی ہے، اور ایک ہی sintering کے عمل میں مصنوعات کی مقدار محدود ہے، جس سے یہ صنعتی پیداوار کے لیے کم موزوں ہے۔

SiC کے لیے Reaction Sintering کے فوائد اور حدود کیا ہیں؟

Reaction-sintered SiCسیلف بانڈڈ SiC کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، اس میں بڑے پیمانے پر اضافہ کرنے، پوروسیٹی کو کم کرنے، اور اسے ایک مضبوط، جہتی طور پر درست پروڈکٹ میں سنٹر کرنے کے لیے گیسی یا مائع مراحل کے ساتھ غیر محفوظ سبز جسم کا رد عمل شامل ہے۔ اس عمل میں α-SiC پاؤڈر اور گریفائٹ کو ایک خاص تناسب میں ملانا، تقریباً 1650°C تک گرم کرنا، اور پگھلے ہوئے Si یا گیسی Si کے ساتھ سبز جسم میں گھسنا، جو گریفائٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے β-SiC بناتا ہے، موجودہ α-SiC کو پابند کرتا ہے۔ ذرات مکمل سی دراندازی کا نتیجہ مکمل طور پر گھنے، جہتی طور پر مستحکم رد عمل سے بنے ہوئے جسم میں ہوتا ہے۔ دیگر sintering کے طریقوں کے مقابلے میں، رد عمل sintering میں کثافت کے دوران کم سے کم جہتی تبدیلیاں شامل ہوتی ہیں، جس سے عین مطابق اجزاء کی تیاری ہوتی ہے۔ تاہم، sintered جسم میں SIC کی کافی مقدار کی موجودگی غریب اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کا باعث بنتی ہے۔

خلاصہ یہ کہSiC سیرامکسپریشر لیس سنٹرنگ، ہاٹ پریس سنٹرنگ، ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ، اور ری ایکشن سنٹرنگ کے ذریعہ تیار کردہ مختلف کارکردگی کی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔SiC سیرامکسہاٹ پریس اور ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ سے عام طور پر سینٹرڈ کثافت اور لچکدار طاقتیں زیادہ ہوتی ہیں، جب کہ ری ایکشن سنٹرڈ SiC کی قدریں نسبتاً کم ہوتی ہیں۔ کی مکینیکل خصوصیاتSiC سیرامکسمختلف sintering additives کے ساتھ بھی مختلف ہوتے ہیں۔ دباؤ کے بغیر، گرم پریس، اور رد عمل sinteredSiC سیرامکسمضبوط تیزابوں اور اڈوں کے خلاف اچھی مزاحمت کا مظاہرہ کرتے ہیں، لیکن رد عمل سے بنے ہوئے SiC میں HF جیسے مضبوط تیزاب کے خلاف سنکنرن مزاحمت کم ہوتی ہے۔ اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کے لحاظ سے، تقریبا تمامSiC سیرامکس900 ° C سے نیچے طاقت میں بہتری دکھائیں، جب کہ ری ایکشن sintered SiC کی لچکدار طاقت 1400 ° C سے اوپر مفت Si کی موجودگی کی وجہ سے تیزی سے کم ہو جاتی ہے۔ دباؤ کے بغیر اور گرم آئسوسٹیٹک دبانے کی اعلی درجہ حرارت کی کارکردگیSiC سیرامکسبنیادی طور پر استعمال شدہ additives کی قسم پر منحصر ہے.

کے لئے ہر ایک sintering طریقہ جبکہSiC سیرامکساس کی خوبیاں ہیں، ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی میں مسلسل بہتری کی ضرورت ہے۔SiC سیرامککارکردگی، مینوفیکچرنگ تکنیک، اور لاگت میں کمی۔ کی کم درجہ حرارت sintering کے حصولSiC سیرامکستوانائی کی کھپت اور پیداواری لاگت کو کم کرنے کے لیے بہت اہم ہے، اس طرح کی صنعت کاری کو فروغ دیتا ہے۔SiC سیرامکمصنوعات۔**

ہم Semicorex میں مہارت رکھتے ہیں۔سی سیرامکساور دیگر سیرامک ​​میٹریل جو سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں لاگو ہوتے ہیں، اگر آپ کے پاس کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں ہچکچاہٹ محسوس نہ کریں۔

رابطہ فون: +86-13567891907

ای میل: sales@semicorex.com