طرح تولید سیلیسیم کاربید

سیلیسیم کاربید، یا سیلیکون کارباید (کاربوراندم) که با فرمول مولکولی SiC شناخته می شود از مواد نیمه رسانا و دیرگذار است که در طبیعت به صورت خام موجود نیست. در واقع این عنصر در حالت مصنوعی ساخته می شود که به آن سنتز می گویند. یک ماده ی سرامیکی بوده که نوع خالص آن بیرنگ است و وجود ناخالصی­هایی از قبیل آهن در ساختار تولیدات صنعتی آن موجب تغییر رنگ به سمت قهوه ­ای و مشکی خواهد شد. صورت طبیعی آن به ندرت در کانی­ های معدنی قابل دستیابی است؛ تقریباٌ در ۲۵۰ حالت کریستالی وجود دارد که نوع α آن از فراوانی بیشتری برخوردار است. خواص: سیلیکون کاربید یکی از مواد دیرگداز است که به‌صورت خام در طبیعت یافت نمی‌شود. این ماده به‌صورت مصنوعی ساخته (اصطلاحاً سنتز) می‌شود. کاربرد آن در ساخت محصولات دیرگداز و ساینده ها است. این محصولات عمدتاً در کوره بلند، دستگاه‌های اسیدشویی، کوره قائم مس کاتدی، انواع نازل‌ها و کوره‌های ذوب فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. سنتز کاربید سیلیسیم با استفاده از روش موسوم به فرایند اچسون صورت می‌گیرد. مواد اولیه این فرایند عبارتند از ماسه سیلیسی و کک. این فرایند در دمای ۲۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و با استفاده از جریان الکتریسیته اتفاق می‌افتد. تولید هر کیلوگرم کاربید سیلیسیم، به ۱۵ کیلووات ساعت انرژی الکتریکی نیاز دارد. کاربید سیلیسیوم دارای ساختار کریستالی هگزاگونال یا مکعبی است. چگالی این ماده برابر ۲۱/۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است و دارای مقاومت شیمیایی بالا و مقاومت الکتریکی پایینی است. سختی این ماده در مقیاس موهز (یا موس)، بین کوراندوم و الماس است. سیلیسیم کاربید می‌تواند بدون بروز دادن تغییرات شیمیایی و فیزیکی قابل توجه، تا دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس را نیز تحمل کند. از سیلیکون کاربید به عنوان ساینده در سنباده ­ها استفاده می­شود. در صنعت الکترونیک نیز از این سرامیک بهره می­برند، من جمله ال ای دی (LED) و در رادیوهای قدیمی بعنوان دیتکتور استفاده می­شده است و امروزه به طور وسیع در نیمه ­رسانا های دما/ ولتاژ بالا به کار می­رود. در صنایع هوافضا، زیورآلات، کاتالیزورها، انواع فیلامنت­ها، در تولید گرافن و… نیز از این ماده استفاده می­کنند. دمای تصعید بالای آن (۲۷۰۰ درجه سانتیگراد) باعث شده در قطعات و بدنه ­ی کوره نیز از این ماده استفاده شود. در ابتدا این نوع پوشش برای محافظت فلز یا ماده زمینه در برابر محیط­های شیمیایی مهاجم استفاده می­شد. غالباً به صورت کامپوزیت و چند لایه با سایر پوشش­ها اعمال می­شود. پوشش سیلیکون کارباید سبب افزایش مقاومت در برابر ضربه، بهبود مقاومت شیمیایی، و در مورد مواد گرافیتی سبب افزایش پایداری در مقابل اکسیداسیون می­گردد. سیلیکون کاربید یا SiC به عنوان پوششی برای جلوگیری از خوردگی و سایش استفاده می شود که ثبوت آن در دماهای بالا، باعث استفاده آن در شرایط شدید می شود. ساختار این پوشش، بلوری و متشکل از سیلیکون و کربن تتراهدرال است که همین امر باعث به وجود آمدن خواص مقاومت به خوردگی و همچنین خواص مکانیکی بسیار خوبی در این پوشش می شود. روش تولید این پوشش به صورت CVD یا رسوب دهی بخار شیمیایی است بدین صورت که عملیات پوشش دهی توسط جریان کربن و وجود سیلیکون در حضور گازی بی اثر (مثل هیدروژن خالص و. . . ) انجام می شود و پوشش، روی سطح قطعه و به ضخامت مورد نظر می نشیند. با استفاده از این روش، پوشش سیلیکون کارباید با تخلخلی نزدیک به صفر روی سطح ایجاد می شود که این امر، افزایش خواص پوشش، عمر بیشتر، ماندگاری بیشتر و. . . را در پی خواهد داشت. تعدادی از کاربرد های کلی سیلیکون کاربید عبارت از سنگ های برش، ابزار برش، مولد گرما در کوره ها می باشد. کاغذ کاربید سیلیکون، همچنین به عنوان کاغذ مرطوب و خشک شناخته شده است، مناسب است برای شستشوی خشک و مرطوب این مناسب برای چوب و چوب سخت است تخته سه لا، فلز نرم مانند برنج و آلومینیوم و پلاستیک؛ همچنین استفاده می شود برای صاف کردن لبه های شیشه ای و سطوح شیشه ی سرامیک. این سریع برش است و تقریبا به اندازه الماس سخت است، اما شکننده تر است، به طوری که دانه های بزرگتر اگر بر روی فلز سخت مورد استفاده قرار گیرد، کلاس ها سریع پوشانده می شوند.
مواد اولیه فرایند سنتز سیلیسیم کاربید ماسه سیلیسی و کک است که طی یک جریا الکتریسته اتفاق می افتد. این ماده در طبیعت فقط در مقدار کمی در شهاب سنگ ها و در رسوب های سنگ تراشی وجود دارند. تولید کاربی سیلیسیم در ایران توسط شرکت های مانند آرا سنگ الوند صورت می گیرد. سیلیسیم کاربید به دو فرم وجود دارد. یکی با بایندر فعال (reaction bond) ودیگری زنیته شده. هر دو نوع این ماده بسیار سخت هستند و رسانایی گرمایی بالایی دارند. این مسئله باعث شده است تا از آن درجاهای با شرایط سخت استفاده شود. (طرح تولید سیلیسیم کاربید)

سیلیسیم کاربید مشکی رنگ
نوع سیاه این ماده ترد است و دانه هایی با لبه های تیز دارد. چرخ های ساینده وکاغذ سنباده های ساخته شده از سیلیسیم کاربید مشکی برای سایش مواد فلزی وغیر فلزی با استحکام کششی پایین مانند چدن خاکستری ، آلومینیوم ، موادسنگی، چرم ولاستیک مناسب است.

سیلیسیم کاربید سبزرنگ
سیلیسیم کاربید سبز رنگ برای ساخت ابزار آلات سایشی مورد استفاده برای آلیاژهای تیتانیم، کاربید سمنتدها وفولاد تندبرمناسب است. همچنین از آن می توان برای پولیش کردن مواد غیر فلزی مانند شیشه و سرامیک استفاده کرد.

مشخصات سیلیسیم چیست
ترکیب شیمیایی، و خواص فیزیکی سیلیس، تعیین کننده کیفیت و موارد مصرف آن در هر یک از صنایع مورد استفاده میباشد. برخی از خواص سیلیس عبارت است از:
نام : سیلیسیم | سیلیکون |سیلیسیوم |سیلیکن |سیلیکا | Silicon |
عدد اتمی: ۱۴
جرم اتمی: ۲۸.۰۸۶
نقطه ذوب : C°۱۴۱۴
نقطه جوش : C°۳۲۶۵
شعاع اتمی: Å ۱.۴۶
ظرفیت: +۴
رسانایی گرمایی: ۱۴۹ W.m-1.k-1
حالت استاندارد: جامد در ۲۹۸ k
موقعیت در جدول تناوبی: گروه ۱۴ و دوره تناوب ۳
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 786.5
شعاع یونی: Å ۰.۴
الکترونگاتیوی: ۱.۹۰
دانسیته: ۲.۳۳
گرمای فروپاشی: Kj/mol 50.55
گرمای تبخیر: Kj/mol 384.22
گرمای ویژه: J/g K 0.71

تاریخچه سیلیسیم کاربید
کاربید سیلیکون توسط مخترع آمریکایی Edward G. Acheson در سال ۱۸۹۱ کشف شد. او هنگام تلاش برای تولید الماس مصنوعی، مخلوطی از خاک رس و کک پودر شده را در یک کاسه آهنی گرم کرد و کاسه و یک چراغ قوس کربنی معمولی به عنوان الکترود استفاده می کرد. در هنگام کار کریستال های سبز روشن را که به الکترود کربن متصل شده بودند، توجه او را به خود جلب کردند و تصور کرد که ترکیب جدیدی از کربن و آلومینا را از خاک تهیه کرده است. وی این ترکیب جدید را Carborundum نامید زیرا فرم معدنی طبیعی آلومینا کراندوم نامیده می شود. آچسون دریافت که کریستال ها سختی الماس را تقریبن دارند و بلافاصله به اهمیت کشف خود پی برد، و برای ثبت اختراع به ایالات متحده درخواست زد. محصول اولیه او در ابتدا برای کار بر روی سنگ های قیمتی عرضه می شد و با قیمتی قابل مقایسه با گرد و غبار طبیعی الماس به فروش می رسید. این ترکیب جدید که از مواد اولیه ارزان و با بازدهی خوب بدست می آمد، به زودی به یک ساینده صنعتی مهم تبدیل شد.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

ویژگی های سیلیسیم کاربید
این ماده طبیعی دارای یک ساختار کریستالی می باشد که به صورت مکعبی است. این ماده چیزی حدود ۲۱.۳ گرم بر سانتی متر چگالی دارد و از مقاومت شیمیایی زیادی برخوردار می باشد. اما توجه داشته باشید که مقاومت الکتریکی این ماده بسیار پایین می باشد. این ماده دارای ویژگی های منحصر به فردی است که یکی از مهم ترین آن این است که می تواند بدون هیچ تغییر شیمیایی و فیزیکی در دمایی حدود ۱۰۰۰ درجه سیلسیوس قرار بگیرد. این دما نمی تواند حالت اولیه این ماده را تغییر دهد و اصلا تغییر پذیر نخواهد بود. سیلیسم کاربید دو نوع نوع وجود دارد، یکی به صورت بایندر فعال و دیگری به صورت زنیته شده می باشد. این مواد بسیار سخت هستند و مهم ترین ویژگی که دارند این است که می تواند رسانای گرمایی بالایی باشند. به همین دلیل یکی از مهم ترین کاربرد هایی که دارد در شرایط بسیار سخت می باشد. که در ادامه در مورد کاربرد های آن بیشتر توضیح می دهیم.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

خواص فیزیکی و شیمیایی سیلیسیم کاربید
سیلیکون کاربید به دلیل برخورداری از خواص فیزیکی و شیمیایی خاص و ویژه، به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد شیمیایی در جهان محسوب می شود. خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده به شرح زیر می باشد:
دارای مقاومت بسیار زیاد در برابر دمای بالا
دارای سختی بسیار زیاد
دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی
دارای چگالی ۲۱/۳ گرم بر سانتی متر مکعب
نیمه هادی
دارای ساختار کریستالی هگزاگونال یا مکعبی
کاملا خنثی و پایدار (از نظر شیمیایی)

کاربردهای سیلیسیم کاربید

ساینده‌ها و ابزارهای برشی
صفحات برش بسیار نازک، ساخته شده از کاربید سیلیسیم.
در هنر، به دلیل دوام و هزینه کم مواد، کاربید سیلیسیم ساینده ای محبوب برای ساخت نگین انگشتر مدرن است. در تولید، به دلیل داشتن سختی بالا از آن در فرایندهای ماشین کاری سایشی از قبیل سنگ زنی، هونینگ، برش با واترجت، و ساب پاشی استفاده می‌شود. از ذرات کاربید سیلیسیم برای ساخت سنباده کاغذی و ایجاد چسبندگی در اسکیت بردها استفاده می‌شود.
در سال ۱۹۸۲ کامپوزیتی بسیار قوی از اکسید آلومینیم و ویسکرهای کاربید سیلیسیمی ساخته شد. توسعه این کامپوزیت تولید شده در آزمایشگاه برای تبدیل به یک محصول تجاری تنها سه سال به طول انجامید. در سال ۱۹۸۵، اولین ابزارهای برشی تجاری ساخته شده از این کامپوزیت تقویت شده با ویسکر آلومینا و کاربید سیلیسیم به بازار عرضه شد.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

مواد ساختاری
برای ساخت صفحات ضربه گیر جلیقه‌های ضدگلوله از کاربید سیلیسیم استفاده می‌شود.
در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، کاربید سیلیسیم در چندین پروژه تحقیقاتی برای استفاده در توربین‌های گازی حرارت-بالا در اروپا، ژاپن و ایالات متحده مورد مطالعه قرار گرفت. این قطعات برای جایگزینی پره‌های توربین ساخته شده از سوپرآلیاژ نیکل یا پره‌های نازل در نظر گرفته شده بود. با این حال، هیچ‌یک از این پروژه‌ها به دلیل مقاومت کم در برابر ضربه و شکست، به تولید منجر نشد.
مانند سایر سرامیک‌های سخت (یعنی آلومینا و کاربید بور)، از کاربید سیلیسیم در ساخت زره‌های کامپوزیتی و در صفحات سرامیکی جلیقه‌های ضد گلوله استفاده می‌شود. جلیقه‌های دراگون اکسین که توسط Pinnacle Armor ساخته می‌شدند از دیسک‌های کاربید سیلیسیمی استفاده می‌کردند. مقاومت در برابر شکستگی در زره پوش‌های SiC را می‌توان از طریق پدیده رشد ناهنجار دانه یا AGG افزایش داد. رشد دانه‌های بسیار بلند کاربید سیلیسیم مانند تقویت با ویسکر، با پل زدن ترک‌ها، از ترک خوردگی جلوگیری می‌کند. اثرات مشابه مقاوم‌سازی AGG در نیترید سیلیسیم (Si3N4) نیز گزارش شده‌است.
از کاربید سیلیسیم به عنوان ماده نگهدارنده و قفسه بندی در کوره‌های حرارت-بالا مانند کوره پخت سرامیک، ذوب شیشه یا ریخته‌گری شیشه استفاده می‌شود. قفسه‌های کوره SiC به‌طور قابل توجهی سبک‌تر و با دوام تر از قفسه‌های آلومینای سنتی هستند.
در دسامبر سال ۲۰۱۵، از تزریق نانو ذرات کاربید سیلیسیم در منیزیم مذاب به عنوان راهی برای تولید آلیاژ پلاستیک قوی و مناسب برای استفاده در هوانوردی، هوا فضا، اتومبیل و میکرو-الکترونیک استفاده شد.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

قطعات اتومبیل
دیسک ترمز پورشه کاررا جی تی که به دلیل دوام بالا از کربن-سرامیک (کاربید سیلیسیم) ساخته شده‌است.
کامپوزیت کربن-کربن نفوذ یافته در سیلیسیم برای دیسک‌های ترمز «سرامیکی» با کارایی بالا استفاده می‌شود، زیرا آنها قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت شدید هستند. سیلیسیم با گرافیت موجود در کامپوزیت کربن-کربن واکنش می‌دهد و تبدیل به کاربید سیلیسیم تقویت شده با فیبر کربن (C/SiC) می‌شود. این دیسک‌های ترمز در برخی از اتومبیل‌های اسپرت جاده ای، سوپراسپرت‌ها و همچنین سایر اتومبیل‌های عملکرد-بالا استفاده می‌شود، مانند پورشه کاررا جی‌تی، بوگاتی ویرون، شورلت کوروت ZR1، مک‌لارن پی۱، بنتلی، فراری، لامبورگینی و برخی از خودروهای عملکرد-بالای آئودی. از کاربید سیلیکون تف جوشی شده به صورت متخلخل برای ساخت فیلترهای ذرات دیزل نیز استفاده می‌شود. همچنین به عنوان یک افزودنی روغن برای کاهش اصطکاک، انتشار و هارمونیک استفاده می‌شود. (طرح تولید سیلیسیم کاربید)

بوته‌های کارخانه ذوب
از بوته‌های کاربید سیلیسیمی برای ساخت بوته‌های مواد مذاب در کارخانه‌های ذوب بزرگ و کوچک استفاده می‌شود.

سیستم‌های الکتریکی
اولین کاربرد الکتریکی SiC در آذرخش گیرهای سیستم‌های برقی بود. این دستگاه‌ها باید مقاومت بالایی از خود نشان دهند تا زمانی که ولتاژ روی آنها به آستانه خاصی از VT برسد که در آن مرحله مقاومت آنها باید به سطح پایین‌تری برسد و این سطح را حفظ کند تا زمانی که ولتاژ اعمال شده به زیر VT برسد.
در همان اوایل مشخص شد که SiC چنین مقاومت وابسته به ولتاژی دارد و به همین دلیل ستون‌های پر شده از ساچمه‌های SiC بین خطوط برق فشار قوی و زمین متصل شدند. هنگامی که ضربه یک صاعقه ولتاژ خط را به اندازه کافی بالا ببرد، ستون SiC رسانا شده، و اجازه می‌دهد جریان صاعقه به جای عبور از خط برق، بی خطر به زمین عبور کند. بعدها ثابت شد که ستون‌های SiC در ولتاژهای عادی خط نیز تا حد بسیاری رسانا هستند و به همین دلیل باید به صورت سری و با یک اسپارک گپ نصب شوند. زمانی که صاعقه ولتاژ را به حد کافی بالا ببرد، این اسپارک گپ یونیزه شده و رسانا می‌شود، و به همین دلیل به صورت کارآمدی ستون SiC را بین خط انتقال و زمین متصل می‌کند. اسپارک گپ‌های مورد استفاده در دستگاه‌های صاعقه گیر قابل اعتماد نیستند، چرا که یا در صورت نیاز نمی‌توانند قوس بزنند یا پس از آن قطع نمی‌شوند. حالت دوم به دلیل خرابی مواد یا آلودگی با گرد و غبار یا نمک است. استفاده از ستون‌های SiC در اصل برای از بین بردن نیاز به اسپارک گپ‌ها در صاعقه گیرها بود. از برقگیرهای SiC دارای گپ برای محافظت در برابر صاعقه استفاده می‌شد و توسط GE و Westinghouse به فروش می‌رسید. امروزه به‌طور گسترده‌ای به جای صاعقه گیرهای SiC گپ دار از وریستورهای بدون-گپ با ستون‌هایی از ساچمه‌های اکسید روی استفاده می‌شود.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

المان‌های سیستم‌های الکترونیکی
کاربید سیلیسیم اولین ماده نیمه هادی مهم تجاری بود. در سال ۱۹۰۶ دیود ردیاب “carborundum” (کاربید سیلیسیم مصنوعی) رادیو کریستالی توسط هنری هریسون چیس دانوودی ثبت اختراع شد. این دیود خیلی زود در گیرنده‌های کشتی‌ها کاربرد پیدا کرد.

تجهیزات الکترونیکی برق
سیلیکون کاربید یک‌نیمه هادی در تحقیقات و تولید انبوه اولیه است، و برای ساخت دستگاه‌های سریع و دما-بالا یا ولتاژ بالا بسیار مناسب است. اولین دستگاه‌های موجود دیودهای شاتکی و به دنبال آن JFETها و MOSFETها برای سوئیچینگ با قدرت بالا بودند. امروزه ترانزیستورهای پیوندی دوقطبی و تریستورها نیز از آن ساخته شده‌اند.

ال ای دی فرابنفش
پدیده الکترولومینسانس در سال ۱۹۰۷ با استفاده از سیلیکون کاربید کشف شد و اولین LED‌ های تجاری بر اساس SiC ساخته شدند. LEDهای زرد ساخته شده از 3C-SiC در دهه ۱۹۷۰ در اتحاد جماهیر شوروی ساخته می‌شدند و در دهه ۱۹۸۰ LEDهای آبی (6H-SiC) در سراسر جهان تولید می‌شدند.
با ظهور نیترید گالیم، تولید ال ای دی از SiC خیلی زود متوقف شد، چرا که این ماده ۱۰ تا ۱۰۰ برابر نور بیشتری تولید می‌کرد. این تفاوت در کارایی به دلیل باندگپ غیرمستقیم SiC است، در حالی که نیترید گالیم دارای یک باندگپ مستقیم است که انتشار نور را ترجیح می‌دهد. با این حال، SiC هنوز یکی از اجزای مهم LED است – SiC یک بستر محبوب برای رشد دستگاه‌های GaN است، و همچنین به عنوان یک پخش کننده گرما در LEDهای قدرت-بالا عمل می‌کند.

نجوم
ضریب انبساط حرارتی کم، سختی بالا، صلبیت و رسانایی حرارتی خوب، استفاده از کاربید سیلیسیم را به عنوان ماده ای مطلوب برای ساخت آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی تبدیل کرده‌است. فناوری رشد (انباشت بخار شیمیایی) برای تولید دیسک‌های کاربید سیلیسیمی پلی کریستالی تا قطر ۳٫۵ متر (۱۱ فوت) افزایش یافته‌است و در حال حاضر چندین تلسکوپ مانند تلسکوپ فضایی هرشل به اپتیک ساخته شده از SiC مجهز شده‌اند.

پیرومتری رشته نازک (گرماسنجی)
پایرومتری (گرماسنجی) با رشته‌های ساخته شده از کاربید سیلیسیم.
از الیاف کاربید سیلیسیم برای اندازه‌گیری دمای گاز در یک تکنیک نوری به نام پیرومتری رشته نازک استفاده می‌شود. این کار شامل قرار دادن یک رشته نازک در یک جریان گاز گرم است. انتشار تشعشعی از رشته می‌تواند با دمای رشته ارتباط داشته باشد. رشته‌های الیاف SiC قطری در حدود ۱۵ میکرومتر دارند، یعنی تقریباً یک پنجم موی انسان. از آنجا که الیاف بسیار نازک هستند، آشفتگی شعله حداقل است و دمای آنها بسیار نزدیک به دمای گاز محلی است. با این روش دماهایی در محدوده ۸۰۰ تا ۲۵۰۰ کلوین را می‌توان اندازه گرفت.

المنت‌های گرمایشی
امروزه از المنت‌های کاربید سیلیسیمی در ذوب شیشه و فلزات غیر آهنی، عملیات حرارتی فلزات، تولید شیشه شناور، تولید قطعات سرامیکی و الکترونیکی، جرقه زن پیلوت‌های بخاری‌های گازی و غیره استفاده می‌شود.

روکش دهی و ذرات سوخت هسته ای
کاربید سیلیسیم ماده مهمی در ذرات سوخت با پوشش TRISO است، نوعی از سوخت هسته ای که در راکتورهای خنک‌کننده گازی با درجه حرارت بسیار بالا مانند راکتور بستر گلوله ای موجود است. لایه ای از کاربید سیلیسیم به ذرات سوخت پوشش داده شده پشتیبانی ساختاری می‌دهد و مانع اصلی انتشار محصولات شکافت است. (طرح تولید سیلیسیم کاربید)

جواهرآلات
کاربید سیلیسیم گاهی به عنوان گوهر در جواهرآلات استفاده می‌شود و به آن «مویسانیت مصنوعی» یا به‌طور خلاصه «مویسانیت» می‌گویند. مویسانیت از چند جنبه مهم شبیه به الماس است: شفاف و سخت است (در مقیاس موس ۹–۹٫۵، در مقایسه با الماس که ۱۰ است)، با ضریب شکست بین ۲٫۶۵ و ۲٫۶۹ (در مقایسه ضریب شکست الماس ۲٫۴۲ است). مویسانیت تا حدی سخت‌تر از زیرکونیا مکعبی معمولی است. برخلاف الماس، مویسانیت می‌تواند به شدت دوشکستی شود. به همین دلیل، جواهرات مویسانیت در محور نوری کریستال برش داده می‌شوند تا اثرات دوشکستی به حداقل برسد. مویسانیت نسبت به الماس سبک‌تر (چگالی ۳٫۲۱ گرم بر سانتیمتر مکعب در برابر ۳٫۵۳ گرم بر سانتیمتر مکعب) و بسیار مقاوم تر به گرما است. این عوامل منجر شده مویسانیت سنگی بسیار درخشنده تر، با وجوه تیز تر و انعطاف پذیرتر باشد.

تولید فولاد
تکه ای کاربید سیلیسیم که در تولید فولاد استفاده می‌شود.
سیلیسیم کاربید حل شده در کوره اکسیژن قلیایی در تولید فولاد، به عنوان سوخت عمل می‌کند. انرژی اضافی آزاد شده باعث می‌شود که کوره با همان بار فلز داغ، آهن قراضه بیشتری را ذوب کند. همچنین می‌تواند دمای تخلیه فولاد را افزایش دهد یا مقدار سیلیسیم و کربن را تنظیم کند. کاربید سیلیسیم ارزان‌تر از ترکیبی از فروسیلیسیم و کربن است، و به دلیل کم بودن عناصر کم‌مقدار (ناخالصی) آن، فولاد تمیزتری تولید می‌کند و میزان انتشار آلاینده‌های آن کمتر است، محتوای گاز کمی دارد و درجه حرارت فولاد را پایین نمی‌آورد.

پایه کاتالیست
مقاومت طبیعی کاربید سیلیسیم در برابر اکسیداسیون، و همچنین کشف روش‌های جدید سنتز فرم مکعب β-SiC، که دارای سطح بزرگتری است، علاقه قابل توجهی در استفاده از آن به عنوان یک پایه کاتالیست ناهمگن ایجاد کرده‌است. در حال حاضر این فرم به عنوان یک پایه کاتالیست برای اکسیداسیون هیدروکربن‌هایی مانند n-بوتان به مالئیک انهیدرید استفاده شده‌است.

چاپ کاربوراندوم
از کاربید سیلیسیم در چاپ کاربوراندوم استفاده می‌شود، که یک روش چاپ کلاگراف است. پودر کاربوراندوم به صورت خمیر به سطح صفحه آلومینیومی اعمال می‌شود. زمانی که خمیر خشک شد، جوهر اعمال شده و این جوهر در سطوح دانه‌دانه آن گرفتار می‌شود و از قسمت‌های لخت صفحه پاک می‌گردد. صفحه جوهر سپس بر روی کاغذ در یک پرس تخت نورد چاپ شده برای چاپ intaglio چاپ می‌شود. نتیجه پرینتی از نقوش برجسته بر روی کاغذ است.

تولید گرافین
از کاربید سیلیکون به دلیل خواص شیمیایی آن می‌توان در تولید گرافین استفاده کرد. این خواص تولید اپیتکسیال گرافین را روی سطحی از نانوساختار کاربید سیلیسیم تسهیل می‌کند.
وقتی نوبت به تولید می‌رسد، از سیلیسیم عمدتاً به عنوان بستری برای رشد گرافین استفاده می‌شود. اما در واقع روش‌های مختلفی وجود دارد که می‌توان برای رشد گرافین روی کاربید سیلیسیم استفاده کرد. روش رشد تصعید کنترل شده در سلول (CCS) شامل یک تراشه SiC است که به همراه گرافیت در خلا گرم می‌شود. خلاء خیلی به تدریج از بین برده می‌شود تا رشد گرافین کنترل شود. این روش لایه‌های گرافین را با بالاترین کیفیت تولید می‌کند. اما گزارش‌های منتشر شده‌است که روش‌های دیگر نیز می‌توانند همین محصول را ارائه دهند. روش دیگر رشد گرافین تجزیه حرارتی SiC در دمای بالا و در خلأ است. اما این روش منجر به تولید لایه‌های گرافینی می‌شود که حاوی دانه‌های کوچکتری درون لایه‌ها هستند. بنابراین تلاش‌هایی برای بهبود کیفیت و عملکرد گرافین انجام شده‌است.
وقتی نوبت به درک چگونگی یا زمان استفاده از این روش‌های تولید گرافین می‌رسد، بیشتر آنها به‌طور عمده این گرافین را در SiC در یک محیط مناسبِ رشد، تولید می‌کنند. به دلیل ویژگی‌های حرارتی SiC اغلب در دمای نسبتاً بالات (مانند ۱۳۰۰ درجه سلسیوس) مورد استفاده قرار می‌گیرد.(طرح تولید سیلیسیم کاربید)

فیزیک کوانتوم
کاربید سیلیسیم می‌تواند میزبان نقایص نقطه ای در شبکه بلوری باشد که به عنوان مراکز رنگی شناخته می‌شوند. این نقایص می‌توانند در صورت تقاضا یک فوتون تولید کنند و بنابراین به عنوان بستری برای منبع تک فوتونی عمل می‌کنند. چنین دستگاهی منبع اساسی بسیاری از کاربردهای نوظهور علم اطلاعات کوانتومی است. اگر کسی از طریق یک منبع نوری خارجی یا جریان الکتریکی یک مرکز رنگی را پمپاژ کند، مرکز رنگی به حالت برانگیخته درمی آید و سپس با ساطع کردن یک فوتون دوباره به حالت طبیعی خود بازمی‌گردد.
یک نقص کاملاً شناخته شده در کاربید سیلیسیم، تقسیم است که دارای ساختار الکترونیکی مشابه مرکز نبود نیتروژن در الماس است.

گایدهای قلاب ماهیگیری
از کاربید سیلیسیم به دلیل دوام و مقاومت در برابر سایش آن در ساخت گاید قلاب ماهیگیری استفاده می‌شود

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید سیلیسیم کاربید
کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک سیلیسیم کاربید به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید سیلیسیم کاربید
تعرفه یا به عبارت دیگری (TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی سیلیسیم کاربید به شرح جدول ذیل می باشد

روش های تولید سیلیسیم کاربید
ساده ترین روش تولید کاربید سیلیکون شامل ذوب ماسه و کربن سیلیس مانند ذغال سنگ در دمای بالا تا ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد است. نمونه های تیره تر و رایج تر از کاربید سیلیکون اغلب شامل ناخالصی های آهن و کربن هستند، اما کریستال های خالص SiC بی رنگ هستند و هنگامی که دما تا ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد بالا می رود تشکیل می شوند.
این کریستال ها پس از گرم شدن، بر روی گرافیت در دمای سردتر و در فرآیندی موسوم به روش لیلی رسوب می کنند. هر دو روش تولید سیلیکون کاربیدکه در زیر آمده اند، به مقدار زیادی انرژی، تجهیزات و دانش برای موفقیت نیاز دارند. (طرح تولید سیلیسیم کاربید)

– روش Lely: طی این فرآیند، یک بوته گرانیت در دمای بسیار بالا، معمولاً از طریق القاء، تا تصفیه پودر کاربید سیلیکون گرم می شود. یک میله گرافیت با دمای پایین تر در مخلوط گازی معلق است، که ذاتاً به کاربید سیلیکون خالص اجازه می دهد تا رسوب کرده و کریستال تشکیل دهد.

– رسوب بخار شیمیایی: متناوباً، تولید کنندگان، SiC مکعبی را با استفاده از رسوب شیمیایی بخار، که معمولاً در فرایندهای سنتز کربن استفاده می شود و در صنایع نیمه هادی استفاده می شود، رشد می دهند. در این روش، یک ترکیب شیمیایی تخصصی از گازها وارد محیط خلاء شده و قبل از رسوب گذاری روی یک بستر ترکیب می شوند.

وضعیت بازار سیلیسیم کاربید
کشورهای هند و تایوان به همراه کره جنوبی بزرگترین مصرف کننده SiC هستند. منطقه آمریکای شمالی دومین بازار بزرگ سیلیکون کاربید در جهان را تشکیل می دهد. در بخش صنایع، صنایع هواپیمایی، خودرو نظامی؛ دفاع، پزشکی از مهمترین مصرف کنندگان این حوزه می باشند.

پیش بینی رشد آتی بازار سیلیسیم کاربید
ضریب شکست سیلیکون کارباید از الماس بیشتر است و دارای رسانایی گرمایی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایینی است. این ترکیب با خواص می تواند در برابر شوک حرارتی مقاومت کرده و خواص برجسته ای ایجاد می کند که برای بسیاری از صنایع مفید است همچنین یک نیمه هادی است و به لطف خصوصیات الکتریکی خود طیف وسیعی از کاربردها را به خود اختصاص می دهد. همچنین به دلیل سختی بسیار زیاد شناخته شده و مقاومت بالا در برابر خوردگی بسیار کاربردهای بسیار گسترده ای دارد

اهمیت تولید سیلیسیم کاربید
سیلیکون کارباید دارای خواص بسیار زیادی می باشد که آن را به یک ماده محبوب در صنعت تبدیل کرده است با خواص عالی که سیلیکون کاربید دارد یک گزینه امیدوار کننده برای کاربردهای با درجه حرارت بالا و مقاوم در برابر سایش است که این خواص در صنعت بسیار مهم می باشد. بازار جهانی سیلیکون کاربید (SiC (بیشتر به دلیل رشد روزافزون بازار الکترونیک برق در حال رشد است. بازار در چند سال گذشته شاهد رشد مثبتی بوده است و انتظار می رود با توجه به اهمیت سیلیکون کاربید در بخشهای کاربردی شکوفا شود

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح تولید سیلیسیم کاربید

ظرفیت تولید سالیانه: ۲۰۰۰۰ تن
نرخ برابری دلار: ۲۷۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز: ۸۰۰۰ مترمربع
زیربنای کل: ۴۰۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز: ۳۵ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت: ۶۰ میلیارد تومان (بدون احتساب هزینه زمین)
ارزش ماشین آلات و تجهیزات: ۳۶ میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی در سال مبنا: ۲۹ درصد

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: