Получение SiC и выращивание его кристаллов - Изоморфизм и варизонные структуры карбида кремния

Промышленное получение SiC в широких масштабах до настоящего времени производится по методу Ачесона без каких-либо существенных изменений. SiC синтезируют путем плавления в электрической печи смеси углерода и кремнезема с добавкой нескольких процентов опилок и поваренной соли.

Печь обычно не изолирована от воздуха; в качестве электрического нагревательного элемента в ней используется стержень из графита и кокса.

Реакционная смесь заполняет пространство вокруг этого стержня между разборными стенками печи [22].

Температура центрального стержня вначале поднимается до 1900°С, после чего ее более плавно повышают вплоть до максимального значения, равного приблизительно 2700°С. Затем температура снижается, и печь выдерживается при температуре немного выше 2000°С в течение 30 часов. После этого дают печи остыть, затем извлекают из нее карбид кремния, промывают его, сушат и разделяют на фракции по размеру частиц. Лучшие фракции образуются вблизи стержня. Точный режим температуры и времени изменяется от одной печи к другой в зависимости от ее геометрии.

Протекающую внутри печи реакцию можно представить следующим уравнением:

Si02+3C = SiC+2CO

Промышленный процесс обычно приводит к образованию массы очень мелких кристаллов, используемых для приготовления абразивного порошка; но иногда в кварцевом песке и коксе возникают пустоты, или "карманы", в которых формируются довольно крупные кристаллы.

Добавление опилок поддерживает пористость смеси и облегчает циркуляцию реакционных газов, что способствует беспрепятственному удалению из печи больших количеств выделяющегося СО. Если удаление газов затруднено, возникают локальные высокие давления и газы прокладывают себе путь с помощью серии мелких взрывов, создающих пустоты, или "карманы", в реакционной массе.

Поваренная соль реагирует с имеющимися примесями с образованием летучих хлоридов, удаление которых приводит к очистке получающегося продукта. Дальнейшая очистка производится иногда путем размельчения продукта и обработки его серной кислотой.

Похожие статьи




Получение SiC и выращивание его кристаллов - Изоморфизм и варизонные структуры карбида кремния

Предыдущая | Следующая