制造工藝

　　用于工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)材料的碳化硅的制造工藝包括三個(gè)主要步驟。首先, 碳化硅零件是由納米級(jí)綠色a-Sic粉與成型助劑等混合后通過(guò)擠壓 (管) 或冷等靜壓 (板和塊) 初步成型。然后它們被精加工成適合組裝的結(jié)構(gòu)(板和塊)。最后, 在很高的溫度與真空下無(wú)壓燒結(jié)。這一苛刻的過(guò)程賦予我們ThermSiC ®材料優(yōu)異耐腐蝕性、較高的硬度和機(jī)械性能。

　　細(xì)節(jié)掠影

碳化硅微粉 碳化硅陶瓷主要成分為納米級(jí)綠色a-Sic，然后在極高溫下燒結(jié)而成。ThermSiC®碳化硅采用的碳化硅粉純度高、粒度分布集中、均勻，從而保證了陶瓷制品致密光滑。	燒結(jié)的ThermSiC®碳化硅塊與板 在燒結(jié)過(guò)程中，制品體積尺寸大約收縮20%左右。但所有尺寸比例都保留下來(lái)。保持需要的結(jié)構(gòu)尺寸。	燒結(jié)的ThermSiC®碳化硅管 碳化硅管先通過(guò)擠壓成型，然后在真空下高溫?zé)Y(jié)。

碳化硅板、塊和管的制造工藝

碳化硅制造過(guò)程包括許多步驟, 即粉末制備、與粘合劑混合、成型、加工、燒結(jié)、最終拋光與研磨。

1. 粉末制備

碳化硅 (sic) 是一種硅和碳的化合物, 分子表達(dá)式為SiC。生產(chǎn)碳化硅簡(jiǎn)單古老的制造工藝是：艾奇遜法合成法。該方法是采用碳熱還原過(guò)程將SiO2與C在1600°C - 2500°C 的高溫下通過(guò)反應(yīng)生成SiC。反應(yīng)式為：SiO2+3C=SiC+2CO。采用此方法生產(chǎn)的也可稱(chēng)為高溫法碳化硅，它的相為a-Sic。艾奇遜爐法生產(chǎn)的碳化硅還需要經(jīng)過(guò)粉碎后變成細(xì)粉, 然后用鹵素提純，達(dá)到所需的純度與粒度后方能使用。

2. 混捏

然后將細(xì)晶粒 (亞微米) 粉末均勻地與非氧化物燒結(jié)助劑 (粘合劑) 混合, 形成糊狀物。可以使用不同的粘合劑, 包括有機(jī)硅粘合劑。

3. 形狀成形

由此產(chǎn)生的糊狀混合物可以通過(guò)擠壓或冷等靜壓來(lái)壓縮成型。

• 擠壓成型是通過(guò)施加一定的壓力迫使糊狀混合物通過(guò)一個(gè)開(kāi)口模具。碳化硅管是通過(guò)擠壓產(chǎn)生的。拉伸方向的屬性與其他方向的屬性不同。

• 冷等靜壓是在室溫下進(jìn)行的粉末壓實(shí)方法。將糊狀混合物裝包封在彈性的塑料或橡膠模具，密封后放入高壓缸內(nèi)，液體介質(zhì)通過(guò)壓力泵注入壓力缸內(nèi)，高壓液體壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到模具內(nèi)的糊料而密實(shí)成型。因?yàn)楦邏焊變?nèi)的粉料在各個(gè)方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的，因此采用等靜壓法制備的制品各向同性，并且結(jié)構(gòu)均勻。碳化硅板和塊的材料是由冷等靜壓制造。

4.數(shù)控加工中心(CNC)加工

初步壓制成型的預(yù)成型件還需要使用CNC數(shù)控中心來(lái)加工成適合組裝成工藝設(shè)備的零部件。如碳化硅換熱板表面和換熱園塊上服務(wù)側(cè)或工藝側(cè)的換熱孔。由于綠色SiC粉壓制成型的預(yù)成型件的機(jī)械強(qiáng)度非常低, 因此加工時(shí)需要特別小心。在獨(dú)特夾具的幫助下, 根據(jù)特定的加工參數(shù), 對(duì)部件進(jìn)行車(chē)削、研磨和鉆孔。

5. 燒結(jié)

加工成需要的結(jié)構(gòu)部件之后, 將部件材料置于2300°C 的溫度下在惰性氣氛中燒結(jié)成碳化硅陶瓷。在燒結(jié)過(guò)程中, 更精確地說(shuō)是在約 1900°C (3450°F) 和 2150°C (3900°F) 之間, 制品體積尺寸大約收縮20%左右。但所有尺寸比例都保留下來(lái)。塊的高度、直徑和孔直徑都收縮了大約20%。管徑、壁厚和長(zhǎng)度也會(huì)收縮。保持需要的結(jié)構(gòu)尺寸。

　碳化硅陶瓷是地球上第二堅(jiān)硬的材料, 幾 乎無(wú)法加工。它具有很高的導(dǎo)熱性。

6. 拋光或研磨

如果需要, 燒結(jié)碳化硅零件可以使用非常昂貴的精密金剛石拋光或研磨技術(shù), 進(jìn)一步加工至需要的精確公差范圍。

7. 質(zhì)量檢查

成品碳化硅零件經(jīng)過(guò)一系列尺寸檢查、測(cè)試和檢查 (泄漏檢測(cè)、裂紋檢測(cè)、壓力測(cè)試等)。每次生產(chǎn)批次后, 都要仔細(xì)檢查和監(jiān)控機(jī)械性能。