탄화규소는 왜 소결하기 어려운가? 주요 과제 및 용광로 요구 사항

실리콘 탄화물 (SiC) 은 고성능 세라믹으로 고강도, 우수한 열전도, 화학적 안정성 및 높은 온도에 대한 저항력으로 알려져 있습니다.

이러한 특성으로 인해 SiC는 반도체 부품, 전력 전자, 열 교환기, 마모 저항 부품 및 고온 구조 부품과 같은 응용 분야에 매력적입니다.

하지만 실리콘 카바이드의 유용성을 높이는 특성은SiC는 일반적으로 신중하게 제어 된 처리 조건과 높은 온도를 필요로합니다..

이 기사 는 실리콘 탄화물 은 왜 시너지 가공 이 어렵고, SiC 시너지 가공 을 위한 오븐 을 선택 할 때 고려 해야 할 사항 들 을 설명 합니다.

1. 왜 실리콘 탄화물은 합금하기가 어렵습니까?

실리콘 탄화물은 강한 공동 결합 구조를 가지고 있습니다. 이것은 그 입자가 비교적 낮은 온도에서 일반적인 고체 확산으로 쉽게 밀폐되지 않는다는 것을 의미합니다.

그 결과, 단순히 SiC 분자를 가열하는 것만으로는 보통 밀도가 높은 세라믹체를 얻는 데 충분하지 않습니다.

시너지 처리 과정에는 다음과 같은 것이 필요할 수 있습니다.

• 높은 합금 온도
• 주의 깊게 선택 된 합금 첨가물
• 통제 된 대기
• 적절한 분말 준비
• 제어된 난방 및 냉각 프로파일
• 특정 프로세스에 적합한 압력 조건

정확한 요구 사항은 SiC 분말의 종류와 최종 제품에 크게 달려 있습니다.

2. SiC 합금에 필요한 온도는 무엇입니까?

요구되는 온도는 합금 방법과 재료 구성에 달려 있습니다.

압력 없는 합금에 있어서, SiC는 일반적으로 2,000°C 이상의 온도에서 처리되며, 정확한 온도는 분말, 첨가물, 밀도 목표물 및 공정 설계에 따라 달라진다.

다른 기술, 예를 들어 뜨거운 압축 또는 반응 시너링은 다른 처리 조건을 사용합니다.

따라서 SiC 가공용 오븐은 명목 최대 온도에 따라만 선택되어서는 안 됩니다. 실제 공정 온도, 유지 시간, 대기, 가열 속도,그리고 온도 균일성은 모두 고려되어야 합니다.

R&D 애플리케이션의 경우 예상 프로세스 온도 이상의 온도를 유지할 수 있는 오븐은 프로세스 개발에 추가적인 유연성을 제공할 수 있습니다.

3시너지 첨가물의 중요성

SiC sintering에서 중요한 요소 중 하나는 sintering 첨가물의 사용입니다.

순수한 실리콘 탄화물은 강한 공동 결합으로 인해 밀집하기가 어렵습니다.밀집을 촉진하고 최종 미세 구조를 개선하기 위해 첨가물을 넣을 수 있습니다..

일반적인 첨가물 시스템은 붕, 탄소, 알루미늄 또는 다른 물질과 같은 요소를 포함하는 화합물을 포함 할 수 있습니다.

첨가물의 선택은 필요한 합금 온도와 대기 환경에 영향을 미칩니다.

이것은 두 개의 SiC 분말이 동일한 명목 화학 조성을 가지고 있더라도 상당히 다른 오븐 프로그램을 필요로 할 수 있음을 의미합니다.

4대기를 조절 하는 것 이 왜 중요 합니까?

기온이 높아질수록 대기 조절이 중요해집니다.

프로세스에 따라 SiC는 진공 또는 아르곤과 같은 관성 대기에 sintered 될 수 있습니다.

오븐은 가열 순환 내내 안정적이고 통제된 처리 환경을 유지하도록 설계되어야 합니다.

중요한 매개 변수는 다음을 포함할 수 있습니다.

• 진공 수준
• 가스 순수성
• 가스 흐름 속도
• 압력
• 산소 조절
• 오븐 밀폐
• 가스 재충전 시스템

적절한 대기는 항상 재료 조립 및 공정 요구 사항에 따라 결정되어야합니다.

5SiC 합금 전에 융합을 해제하는 것은 어떨까요?

일부 SiC 구성 요소는 분말 준비 및 형성 과정에서 유기 결합 물질 또는 다른 첨가물을 사용하여 생산됩니다.

이러한 경우 고온 합금 전에 탈결합이 필요할 수 있습니다.

열 결합은 열 과정의 별도의 중요 단계입니다.

따라서 전형적인 프로세스는 다음을 포함 할 수 있습니다.

접착제 제거 → 사전 가열 → 고온 합금 → 보유 → 제어 냉각

융합 단계의 난방 속도는 특히 중요 할 수 있습니다. 유기 물질의 급속한 분해가 압축에서 빠져나갈 수있는 것보다 더 빨리 가스를 생성 할 수 있기 때문입니다.

복잡하거나 두꺼운 부품의 경우, 적절하게 설계되지 않은 탈결 프로그램으로 인해 균열, 변형 또는 내부 결함이 발생할 수 있습니다.

6. 온도 균일성 은 왜 중요 합니까?

2,000°C 이상까지 도달하는 것은 도전의 한 부분일 뿐입니다.

또한 온도는 작업 구역 전체에 충분히 균일해야합니다.

오븐의 다른 부위가 상당히 다른 온도를 가지고 있다면, 다른 위치에 배치 된 제품은 다른 합금 조건을 겪을 수 있습니다.

이것은 다음과 같은 영향을 줄 수 있습니다.

• 밀도
• 축소
• 곡물 성장
• 기계적 특성
• 차원 일관성

실험실 실험에 있어서, 안정적이고 반복 가능한 실험 결과를 얻기 위해서는 온도 균일성이 중요하다.

생산용 용도에서는 여러 제품을 동시에 처리할 수 있기 때문에 더욱 중요해집니다.

7고온 SiC 가공용 그래피트 저항 오븐

그래피트 저항 오븐은 적절한 대기 조건 하에서 매우 높은 온도에서 작동 할 수 있기 때문에 그래피트 저항 오븐은 고온 세라믹 처리에 널리 고려됩니다..

전형적인 고온 그래피트 저항 오븐에는 다음과 같은 것이 포함될 수 있습니다.

• 그래피트 난방 원자
• 탄소 기반 열 단열
• 진공실
• 진공 펌프 시스템
• 비활성 가스 입구
• 프로그램 가능한 온도 조절기
• 수로 냉각된 오븐 부품

오븐 구성은 특정 재료와 과정에 따라 선택해야합니다.

예를 들어, 작은 실험실 실험의 요구 사항은 큰 생산 오븐의 요구 사항과 매우 다를 수 있습니다.

8같은 오븐은 다른 SiC 프로세스에 사용될 수 있습니까?

꼭 그렇진 않아요

다른 SiC 제품은 다른 분말 조성, 형성 방법, 첨가물 및 합금 조건을 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 한 프로세스는 아르곤 아래 압력 없는 sintering을 요구할 수 있고, 다른 프로세스는 뜨거운 압축 또는 다른 대기를 포함 할 수 있습니다.

따라서 오븐이 여러 재료 또는 프로세스를 위해 설계되면 재료 호환성을 신중하게 고려해야합니다.

잠재적인 우려 사항은 다음과 같습니다.

• 교차 오염
• 탄소 균형
• 융통성 물질
• 장착재료
• 대기 요구 사항
• 최대 작동 온도
• 청소 및 유지보수

연구개발 실험실에서는 이 요소들이 특히 중요하기 때문에 여러 실험 물질들이 같은 오븐에서 가공될 수 있습니다.

9. SiC 합금 오븐을 선택하는 방법

오븐을 선택하기 전에 다음과 같은 매개 변수를 정의하는 것이 유용합니다.

소재

SiC 분말 종류, 첨가물, 결합 물질 및 예상 성분을 제공하십시오.

제품 크기

제품의 크기와 무게는 필요한 작업 구역과 오븐 용량을 결정합니다.

최대 온도

정상 합금 온도와 원하는 최대 온도를 모두 지정합니다.

대기

프로세스가 진공, 아르곤, 질소 또는 다른 통제 대기를 필요로하는지 명확히하십시오.

난방율

만약 이 과정에 탈결합이 포함된다면, 초기 단계에서 열속도를 신중하게 조절할 필요가 있을 수 있습니다.

유지 시간

각 온도에서 필요한 유지 시간은 오븐 프로그램에 포함되어야 합니다.

생산 규모

실험실 오븐, 파일럿 오븐, 생산 오븐은 완전히 다른 챔버 크기와 전력 구성이 필요할 수 있습니다.

10누티안 고온 오븐 솔루션

누티안 테크놀로지는 고온 그래피트 저항 오븐을 제조합니다.

우리의 오븐은 고온 진공 또는 제어 된 대기 응용 프로그램을 위해 구성 될 수 있으며, 작업 부피와 프로세스 매개 변수는 특정 요구 사항에 맞게 조정됩니다.

SiC 관련 애플리케이션의 경우, 오븐 선택은 필요한 온도, 작업 구역, 대기, 진공 조건, 난방 프로필 및 재료 호환성에 기초 할 수 있습니다.

우리는 또한 텅스텐 탄화물, 크롬 탄화물, 보론 탄화물, 그리고 다른 첨단 세라믹을 포함한 다른 고온 재료에 대한 오븐 솔루션을 지원합니다.

결론

실리콘 탄화물은 주로 강한 공동 결합과 낮은 자기 확산율으로 인해 합금하기가 어렵습니다.따라서 성공적 인 가공 은 단순히 높은 온도 에 도달 하는 것 보다 더 많은 것 을 필요로 한다.

분말 수립물질, 합금 첨가물질, 대기, 탈결합 과정, 가열 속도, 온도 균일성, 오븐 구성 등이 최종 결과에 영향을 미친다.

고온 SiC 가공을 위해, 적절하게 설계된 그래피트 저항 오븐은 실험실 연구, 파일럿 규모 개발 및 산업 생산을 위한 통제된 환경을 제공할 수 있습니다.

오븐을 선택할 때 가장 유용한 출발점은 SiC 물질, 제품 크기, 목표 온도, 대기, 난방 프로필 및 필요한 생산 용량을 정의하는 것입니다.이 매개 변수들은 오븐의 최대 온도 등급에만 의존하기 보다는 실제 과정에 오븐 구성을 일치하도록 허용.