Κύριες πρώτες ύλες θερμαντικών στοιχείων καρβιδίου του πυριτίου
Η απόδοση των θερμαντικών στοιχείων SiC επηρεάζεται έντονα από την καθαρότητα της πρώτης ύλης, την κατανομή των σωματιδίων, την κρυσταλλική δομή και τον έλεγχο της σύνθεσης.
1. Καρβίδιο του πυριτίου (SiC)
Το καρβίδιο του πυριτίου είναι η κύρια πρώτη ύλη και συνήθως αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 80% της σύνθεσης.
Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν:
Πράσινο καρβίδιο του πυριτίου
Χαρακτηριστικά:
Υψηλότερη καθαρότητα.
Καλύτερη κρυσταλλική δομή.
Πιο σταθερή ηλεκτρική αντίσταση.
Κατάλληλο για απαιτητικές εφαρμογές υψηλής- θερμοκρασίας.
Μαύρο καρβίδιο πυριτίου
Χαρακτηριστικά:
Υψηλότερη μηχανική αντοχή.
Χαμηλότερο κόστος παραγωγής.
Χρησιμοποιείται ευρέως σε συμβατικούς βιομηχανικούς κλιβάνους.
Το καρβίδιο του πυριτίου παρέχει:
Ηλεκτρική αγωγιμότητα;
Υψηλή-ισχύς θερμοκρασίας.
Θερμική αγωγιμότητα;
Αντοχή σε θερμικό σοκ.
2. Υλικά άνθρακα
Τα υλικά με βάση τον άνθρακα-προστίθενται για τη ρύθμιση της ηλεκτρικής αντίστασης και τη βελτίωση της απόδοσης πυροσυσσωμάτωσης.
Οι τυπικές πηγές άνθρακα περιλαμβάνουν:
Σκόνη γραφίτη;
Μαύρο άνθρακα;
Οπτάνθρακας πετρελαίου;
Σκόνη ανθρακίτη.
Τα υλικά άνθρακα βοηθούν στη δημιουργία σταθερών αγώγιμων δικτύων μεταξύ των σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου.
3. Συνδετικά
Δεδομένου ότι τα σωματίδια καρβιδίου του πυριτίου είναι δύσκολο να σχηματιστούν άμεσα, απαιτούνται συνδετικά κατά την κατασκευή.
Τα κοινά συνδετικά περιλαμβάνουν:
Δεξτρίνη;
Φαινολική ρητίνη;
Λιθανθρακόπισσα;
Οργανική ρητίνη;
Σολ πυριτίας.
Οι λειτουργίες τους περιλαμβάνουν:
Βελτίωση της πράσινης δύναμης.
Ενίσχυση της σύνδεσης σωματιδίων.
Υποστήριξη της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης.
4. Λειτουργικά πρόσθετα
Μπορούν να εισαχθούν μικρές ποσότητες πρόσθετων για τη βελτίωση της απόδοσης του προϊόντος:
Σκόνη πυριτίου;
Οξείδιο αργιλίου;
Νιτρίδιο πυριτίου;
Οξείδια σπάνιων γαιών.
Αυτά τα πρόσθετα βελτιώνουν:
Αντοχή στην οξείδωση;
Μηχανική αντοχή;
Ηλεκτρική σταθερότητα;
Διάρκεια ζωής.
Διαδικασία κατασκευής θερμαντικών στοιχείων καρβιδίου του πυριτίου
Η διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει διάφορα κρίσιμα στάδια:
Προετοιμασία πρώτων υλών → Ανάμιξη → Σχηματισμός εξώθησης → Ξήρανση → Πυσσωμάτωση σε υψηλή-θερμοκρασία → Μηχανική κατεργασία → Επιθεώρηση → Συσκευασία
1. Παρασκευή πρώτων υλών
Οι σκόνες καρβιδίου του πυριτίου επεξεργάζονται μέσω:
Συντριπτικός;
Μαγνητικός διαχωρισμός;
Διαλογή?
Ταξινόμηση σωματιδίων.
Η σωστή κατανομή μεγέθους σωματιδίων βοηθά στην επίτευξη:
Ομοιόμορφη ηλεκτρική αντίσταση;
Κατάλληλο πορώδες;
Βελτιωμένη μηχανική αντοχή.
2. Ανάμιξη και σύνθεση
Οι πρώτες ύλες ζυγίζονται και αναμιγνύονται με ακρίβεια σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προϊόντος.
Το μείγμα συνήθως περιέχει:
Καρβίδιο του πυριτίου;
Υλικά άνθρακα;
Πρόσθετα;
Συνδετικά.
Ένα ομοιόμορφο μείγμα είναι απαραίτητο για τη σταθερή απόδοση του προϊόντος.
3. Μορφοποίηση εξώθησης
Η εξώθηση είναι η πιο κοινή μέθοδος διαμόρφωσης.
Μετά το ζύμωμα σε κενό, το υλικό εξωθείται σε διαφορετικά σχήματα:
Ευθείες ράβδοι?
Στοιχεία σε σχήμα U-.
Σχέδια με σπείρωμα.
Προσαρμοσμένες δομές.
Η ποιότητα σχηματισμού επηρεάζει άμεσα:
Ακρίβεια διαστάσεων;
Ομοιομορφία αντίστασης;
Διάρκεια ζωής.
4. Διαδικασία ξήρανσης
Τα σχηματισμένα πράσινα σώματα στεγνώνουν αργά για να αφαιρέσουν την υγρασία και να μειώσουν την εσωτερική πίεση.
Το σωστό στέγνωμα αποτρέπει:
Ράγισμα;
Παραμόρφωση;
Δομικά ελαττώματα.
5. Πυροσυσσωμάτωση σε υψηλή-θερμοκρασία
Η πυροσυσσωμάτωση είναι το πιο κρίσιμο στάδιο παραγωγής.
Η βιομηχανική παραγωγή συνήθως χρησιμοποιεί:
πυροσυσσωμάτωση σε φούρνο με αντίσταση;
Ηλεκτρικά θερμαινόμενες διαδικασίες πυροσυσσωμάτωσης.
Οι θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης είναι γενικά πάνω από 2000 βαθμούς.
Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης:
Τα σωματίδια καρβιδίου του πυριτίου συνδέονται μεταξύ τους.
Οι κρυσταλλικοί κόκκοι μεγαλώνουν.
Σχηματίζεται μια σταθερή δομή.
Οι ηλεκτρικές ιδιότητες γίνονται σταθερές.
Η ποιότητα πυροσυσσωμάτωσης καθορίζει:
Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας;
Σταθερότητα αντίστασης;
Αντοχή στην οξείδωση;
Διάρκεια ζωής.
6. Μηχανική και ποιοτικός έλεγχος
Μετά τη σύντηξη, τα θερμαντικά στοιχεία SiC υποβάλλονται σε κατεργασία ακριβείας:
Διάμετρος λείανσης;
Εν ψυχρώ-επεξεργασία.
Κατεργασία με νήματα;
Τερματικό φινίρισμα.
Η ποιοτική επιθεώρηση περιλαμβάνει:
Ηλεκτρολογικές Δοκιμές
Μέτρηση αντίστασης;
Ομοιομορφία αντίστασης;
Σταθερότητα ισχύος.
Φυσικές Δοκιμές
Πυκνότητα;
Μηχανική αντοχή;
Αραιότητα της ύλης.
Δοκιμές υψηλής- θερμοκρασίας
Αντοχή σε θερμικό σοκ;
Αντοχή στην οξείδωση;
Μακροπρόθεσμη-σταθερότητα λειτουργίας.
Βασικοί Παράγοντες που Επηρεάζουν την Ποιότητα του Προϊόντος
Καθαρότητα Πρώτων Υλών
Το καρβίδιο του πυριτίου υψηλότερης καθαρότητας βελτιώνει:
Θερμική σταθερότητα;
Αντοχή στην οξείδωση;
Διάρκεια ζωής λειτουργίας.
Σύνθεση Υλικού
Οι διαφορετικοί κλάδοι απαιτούν διαφορετικές συνθέσεις:
Βιομηχανία γυαλιού: εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση.
Κεραμική βιομηχανία: θερμική σταθερότητα;
Βιομηχανία ημιαγωγών: υψηλή καθαρότητα και χαμηλή μόλυνση.
Τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης
Η προηγμένη τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης βελτιώνει:
Συγκόλληση κόκκων;
Ηλεκτρική συνοχή;
Αξιοπιστία προϊόντος.
Μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης
Η βιομηχανία θερμαντικών στοιχείων καρβιδίου του πυριτίου κινείται προς:
1. Ανώτερη Καθαρότητα
Ικανοποίηση των απαιτήσεων των βιομηχανιών ημιαγωγών και νέας ενέργειας.
2. Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής
Βελτίωση της αντοχής στην οξείδωση μέσω προηγμένου σχεδιασμού υλικού.
3. Ενεργειακή απόδοση
Μείωση της μετατόπισης της αντίστασης και βελτίωση της θερμικής απόδοσης.
4. Προσαρμοσμένες λύσεις
Ανάπτυξη θερμαντικών στοιχείων για συγκεκριμένα σχέδια και εφαρμογές κλιβάνων.
Σύναψη
Τα θερμαντικά στοιχεία καρβιδίου του πυριτίου συνδυάζουν εξαιρετικές ηλεκτρικές, θερμικές και μηχανικές ιδιότητες, καθιστώντας τα απαραίτητα συστατικά στις σύγχρονες βιομηχανίες υψηλών{0}}θερμοκρασιών. Οι συνεχείς βελτιώσεις στις πρώτες ύλες, την τεχνολογία σκευασμάτων και τις διαδικασίες παραγωγής θα βελτιώσουν περαιτέρω την απόδοσή τους και θα επεκτείνουν τις εφαρμογές τους σε προηγμένες βιομηχανίες κατασκευής, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ηλεκτρονικών και ημιαγωγών.
