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              • 【佳日豐】碳化硅陶瓷的特種制備技術
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              產品簡介

              規格:常規厚度:0.3mm~3mm 常規尺寸:14mm*20mm、17mm*22mm、22mm*28mm、50mm*50mm、114mm*114mm、139mm*190mm 其余產品尺寸可提供圖紙加工定制。

              材料:陶瓷粉末材料

              型號:TC028

              適用:主要應用于集成電路、芯片、中央處理器、金屬氧化物半導體、南北橋芯片、LED散熱器、網絡通信設備、電源模塊、功率晶體管等領域

              電話:0755-29304991

              手機:189 2743 8086

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              產品介紹

              碳化硅陶瓷材料具有高溫強度大,高溫抗氧化性強,耐磨損性能好,熱穩定性,熱彭脹系數小,熱導率大,硬度高,抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性。在汽車、機械化工、環境保護、空間技術、信息電子、能源等領域有著日益廣泛的應用,已經成為一種在很多工業領域性能優異的其他材料不可替代的結構陶瓷。

              SiC陶瓷的優異性能與其獨特結構密切相關。

              SiC是共價鍵很強的化合物,SiC中Si-C鍵的離子性僅12%左右。因此,SiC強度高、彈性模量大,具有優良的耐磨損性能。純SiC不會被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等堿溶液侵蝕。在空氣中加熱時易發生氧化,但氧化時表面形成的SiO2會抑制氧的進一步擴散,故氧化速率并不高。在電性能方面,SIC陶瓷散熱片具有半導體性,少量雜質的引入會表現出良好的導電性。此外,碳化硅陶瓷基片還有優良的導熱性。

              SiC具有α和β兩種晶型。

              β-SiC的晶體結構為立方晶系,Si和C分別組成面心立方晶格;α-SiC存在著4H、15R和6H等100余種多型體,其中,6H多型體為工業應用上最為普遍的一種。在SiC的多種型體之間存在著一定的熱穩定性關系。在溫度低于1600℃時,SiC以β-SiC形式存在。當高于1600℃時,β-SiC緩慢轉變成α-SiC的各種多型體。4H-SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型體均需在2100℃以上的高溫才易生成;對于6H,SiC,即使溫度超過2200℃,也是非常穩定的。SiC中各種多型體之間的自由能相差很小,因此,微量雜質的固溶也會引起多型體之間的熱穩定關系變化。

              SiC陶瓷的生產工藝簡述如下:

              碳化硅粉體的制備技術就其原始原料狀態分為固相合成法和液相合成法。

              固 相 合 成 法

              固相法主要有碳熱還原法和硅碳直接反應法。碳熱還原法又包括阿奇遜法、豎式爐法和高溫轉爐法。阿奇遜法首先由Acheson發明,是在Acheson電爐中,石英砂中的二氧化硅被碳所還原制得SiC,實質是高溫強電場作用下的電化學反應,己有上百年大規模工業化生產的歷史,這種工藝得到的SiC顆粒較粗。此外,該工藝耗電量大,其中用于生產,為熱損失。

              20世紀70年代發展起來的法對古典Acheson法進行了改進,80年代出現了豎式爐、高溫轉爐等合成β一SiC粉的新設備,90年代此法得到了進一步的發展。Ohsakis等利用SiO2與Si粉的混合粉末受熱釋放出的SiO氣體,與活性炭反應制得日一,隨著溫度的提高及保溫時間的延長,放出的SiO氣體,粉末的比表面積隨之降低。

              硅、碳直接反應法是對自蔓延高溫合成法的應用,是以外加熱源點燃反應物坯體,利用材料在合成過程中放出的化學反應熱來自行維持合成過程。除引燃外無需外部熱源,具有耗能少、設備工藝簡單、生產率高的優點,其缺點是目發反應難以控制。此外硅、碳之間的反應是一個弱放熱反應,在室溫下反應難以點燃和維持下去,為此常采用化學爐、將電流直接通過反應體、對反應體進行預熱、輔加電場等方法補充能量。

              液 相 合 成 法

              液相法主要有溶膠一凝膠法和聚合物分解法。Ewell年等首次提出溶膠一凝膠法法,而真正用于陶瓷制備則始于1952年左右。該法以液體化學試劑配制成的醇鹽前驅體,將它在低溫下溶于溶劑形成均勻的溶液,加入適當凝固劑使醇鹽發生水解、聚合反應后生成均勻而穩定的溶膠體系,再經過長時間放置或干燥處理,濃縮成Si和C在分子水平上的混合物或聚合物,繼續加熱形成混合均勻且粒徑細小的Si和C的兩相混合物,在1460一1600℃左右發生碳還原反應最終制得SiC細粉。控制溶膠一凝膠化的主要參數有溶液的pH值、溶液濃度、反應溫度和時間等。該法在工藝操作過程中易于實現各種微量成份的添加,混合均勻性好;但工藝產物中常殘留羥基、有機溶劑對人的身體有害,原料成本高且處理過程中收縮量大是其不足。

              有機聚合物的高溫分解是制備碳化硅的有效技術:

              一類是加熱凝膠聚硅氧烷發生分解反應放出小單體,最終形成SiO2和C,再由碳還原反應制得SiC粉。另一類是加熱聚硅烷或聚碳硅烷放出小單體后生成骨架,最終形成SiC粉末。

              當前運用溶膠一凝膠技術把SiO2制成以SiO2為基的氫氧衍生物的溶膠/凝膠材料,保證了燒結添加劑與增韌添加劑均勻分布在凝膠之中,為形成高性能的碳化硅陶瓷粉末提供了條件。


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