I. Cấu trúc và tính chất cacbua silic
SiC cacbua silic chứa silicon và carbon. Nó là một hợp chất đa hình điển hình, chủ yếu bao gồm α-SiC (loại ổn định nhiệt độ cao) và β-SiC (loại ổn định nhiệt độ thấp). Có hơn 200 dạng đa hình, trong đó 3C-SiC của β-SiC và 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC và 15R-SiC của α-SiC là tiêu biểu hơn.
Hình Cấu trúc đa hình SiC Khi nhiệt độ dưới 1600oC, SiC tồn tại ở dạng β-SiC, có thể được tạo ra từ hỗn hợp đơn giản giữa silicon và carbon ở nhiệt độ khoảng 1450oC. Khi nhiệt độ cao hơn 1600oC, β-SiC từ từ biến đổi thành nhiều dạng đa hình khác nhau của α-SiC. 4H-SiC dễ dàng tạo ra ở khoảng 2000oC; Các polytype 6H và 15R dễ tạo ra ở nhiệt độ cao trên 2100oC; 6H-SiC cũng có thể duy trì rất ổn định ở nhiệt độ trên 2200oC, vì vậy nó phổ biến hơn trong các ứng dụng công nghiệp. Cacbua silic nguyên chất là một tinh thể không màu và trong suốt. Cacbua silic công nghiệp không màu, vàng nhạt, xanh nhạt, xanh đậm, xanh nhạt, xanh đậm và thậm chí là đen, với mức độ trong suốt giảm dần. Ngành công nghiệp mài mòn chia cacbua silic thành hai loại theo màu sắc: cacbua silic đen và cacbua silic xanh. Các loại không màu đến xanh đậm được phân loại là cacbua silic màu xanh lá cây, và các loại màu xanh nhạt đến đen được phân loại là cacbua silic đen. Cả cacbua silic đen và cacbua silic xanh đều là tinh thể lục giác α-SiC. Thông thường, gốm cacbua silic sử dụng bột cacbua silic xanh làm nguyên liệu thô.
2. Quy trình chuẩn bị gốm cacbua silic
Vật liệu gốm cacbua silic được chế tạo bằng cách nghiền, nghiền và phân loại nguyên liệu thô cacbua silic để thu được các hạt SiC có phân bố kích thước hạt đồng đều, sau đó ép các hạt SiC, thiêu kết các chất phụ gia và chất kết dính tạm thời vào một khoảng trống màu xanh lá cây, sau đó thiêu kết ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, do đặc tính liên kết cộng hóa trị cao của liên kết Si-C (~ 88%) và hệ số khuếch tán thấp, một trong những vấn đề chính trong quá trình điều chế là khó khăn trong quá trình cô đặc hóa thiêu kết. Các phương pháp chuẩn bị gốm cacbua silic mật độ cao bao gồm thiêu kết phản ứng, thiêu kết không áp suất, thiêu kết áp suất khí quyển, thiêu kết ép nóng, thiêu kết kết tinh lại, thiêu kết ép đẳng tĩnh nóng, thiêu kết plasma tia lửa, v.v.
Tuy nhiên, gốm silicon cacbua có nhược điểm là độ bền gãy thấp, nghĩa là độ giòn cao hơn. Vì lý do này, trong những năm gần đây, gốm nhiều pha dựa trên gốm cacbua silic, chẳng hạn như gia cố sợi (hoặc râu), tăng cường phân tán hạt không đồng nhất và vật liệu chức năng gradient đã lần lượt xuất hiện, cải thiện độ dẻo dai và độ bền của vật liệu monome.
3. Ứng dụng gốm cacbua silic trong lĩnh vực quang điện
Gốm sứ cacbua silic có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, có thể chống lại sự ăn mòn của các chất hóa học, kéo dài tuổi thọ và không thải ra các hóa chất độc hại, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường. Đồng thời, giá đỡ thuyền bằng cacbua silic cũng có lợi thế về chi phí tốt hơn. Mặc dù giá của vật liệu cacbua silic tương đối cao nhưng độ bền và độ ổn định của chúng có thể giảm chi phí vận hành và tần suất thay thế. Về lâu dài, chúng mang lại lợi ích kinh tế cao hơn và đã trở thành sản phẩm chủ đạo trên thị trường hỗ trợ thuyền quang điện.
Khi gốm cacbua silic được sử dụng làm vật liệu mang chính trong quy trình sản xuất tế bào quang điện, giá đỡ thuyền, hộp thuyền, phụ kiện đường ống và các sản phẩm khác có độ ổn định nhiệt tốt, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao và không có chất ô nhiễm kết tủa có hại. Chúng có thể thay thế các giá đỡ thuyền thạch anh, hộp thuyền và phụ kiện đường ống hiện đang được sử dụng phổ biến và có lợi thế đáng kể về chi phí. Giá đỡ thuyền bằng cacbua silic được làm bằng cacbua silic làm vật liệu chính. So với các giá đỡ thuyền thạch anh truyền thống, các giá đỡ thuyền bằng silicon cacbua có độ ổn định nhiệt tốt hơn và có thể duy trì sự ổn định trong môi trường nhiệt độ cao. Giá đỡ thuyền bằng cacbua silic hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ cao và không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt và không bị biến dạng hoặc hư hỏng. Chúng phù hợp với các quy trình sản xuất cần xử lý ở nhiệt độ cao, có lợi cho việc duy trì sự ổn định và nhất quán của quy trình sản xuất.
Tuổi thọ sử dụng: Theo phân tích báo cáo dữ liệu: Tuổi thọ của gốm silicon cacbua cao hơn 3 lần so với giá đỡ thuyền, hộp thuyền và phụ kiện đường ống làm bằng vật liệu thạch anh, giúp giảm đáng kể tần suất thay thế vật tư tiêu hao.
Thời gian đăng: Oct-21-2024