El carburo de silicio es uno de los materiales m\u00e1s duros de la Tierra, s\u00f3lo superado por el diamante y el nitruro de boro c\u00fabico. Debido a su extrema dureza, el carburo de silicio es un material ideal para el lapeado de cer\u00e1mica, el rectificado de metales no ferrosos y el desbarbado de materiales.<\/p>\n
La granalla de \u00f3xido de aluminio puede cortar f\u00e1cilmente superficies pintadas y muchos tipos de madera, pero puede desgastarse m\u00e1s r\u00e1pidamente cuando se utiliza en materiales m\u00e1s duros como los metales.<\/p>\n
El carburo de silicio es uno de los materiales m\u00e1s duros despu\u00e9s del diamante, por lo que no es de extra\u00f1ar que este material sea un excelente abrasivo. El carburo de silicio se utiliza con frecuencia para aplicaciones de esmerilado y chorreado en aplicaciones de lijado industrial, as\u00ed como en procesos de pulido qu\u00edmico-mec\u00e1nico (CMP).<\/p>\n
El polvo de carburo de silicio negro se utiliza ampliamente para pulir semiconductores y componentes electr\u00f3nicos, cer\u00e1mica y metales duros no f\u00e9rreos; incluso resulta \u00fatil en metalurgia debido a su excelente resistencia a altas temperaturas y al choque t\u00e9rmico.<\/p>\n
Debido a sus propiedades de dureza, resistencia al desgaste y conductividad t\u00e9rmica, el diamante se utiliza como herramienta de corte en aplicaciones de mecanizado y taladrado. Disponible en tama\u00f1os de grano fino a grueso, el diamante suele ser la mejor opci\u00f3n cuando se trabaja con materiales de baja resistencia a la tracci\u00f3n, como el vidrio, la cer\u00e1mica y la piedra.<\/p>\n
El carburo de silicio verde es m\u00e1s friable que su hom\u00f3logo negro y se parece m\u00e1s al \u00f3xido de aluminio. Se suele utilizar para aplicaciones de lijado en seco y en h\u00famedo en aplicaciones de pulido de autom\u00f3viles; otros usos incluyen el lijado en seco y en h\u00famedo entre capas de acabado en proyectos de carpinter\u00eda; el desbarbado de metal y vidrio; as\u00ed como el repintado de suelos de madera.<\/p>\n
El pulido qu\u00edmico-mec\u00e1nico (CMP) es una t\u00e9cnica consolidada para crear superficies con una planarizaci\u00f3n global superior sin da\u00f1ar la subsuperficie. El CMP requiere una interacci\u00f3n equilibrada entre la oxidaci\u00f3n de la superficie y la eliminaci\u00f3n de la capa de \u00f3xido: sus oxidantes determinan la eficacia de la oxidaci\u00f3n de la superficie, mientras que sus part\u00edculas abrasivas aportan la fuerza mec\u00e1nica necesaria para el pulido.<\/p>\n
Para maximizar la MRR, es crucial que el abrasivo se distribuya uniformemente por todas las superficies de una oblea, capaz de crear fuerzas mec\u00e1nicas consistentes en toda su extensi\u00f3n. Por lo tanto, la pasta CMP debe contener rangos de pH espec\u00edficos que se han calibrado cuidadosamente en funci\u00f3n de las asperezas y estructuras de la oblea para obtener los mejores resultados.<\/p>\n
Los abrasivos cer\u00e1micos han demostrado ser la opci\u00f3n m\u00e1s eficaz y econ\u00f3mica para aplicaciones de pulido a alta velocidad, especialmente en fundiciones de aluminio, cascarilla de laminaci\u00f3n de acero dulce, aleaciones de titanio y otros sustratos duros. Empleamos nuestros abrasivos cer\u00e1micos en varias m\u00e1quinas de nuestras instalaciones, especialmente eficaces en fundiciones de aluminio, cascarilla de laminaci\u00f3n de acero dulce y aleaciones de titanio.<\/p>\n
Los agentes oxidantes desempe\u00f1an un papel fundamental en la CMP, ya que proporcionan una fuerza motriz qu\u00edmica que elimina los abrasivos y las capas de \u00f3xido de las superficies de carburo de silicio. Para obtener resultados \u00f3ptimos, un oxidante eficaz debe permanecer activo dentro de determinados valores de pH para conseguir una superficie at\u00f3micamente plana con altos \u00edndices de MRR; las interacciones electrost\u00e1ticas entre las obleas de carburo de silicio y las part\u00edculas tambi\u00e9n influyen en su eficacia.<\/p>\n
El permanganato, el hidr\u00f3xido pot\u00e1sico y el \u00e1cido n\u00edtrico son ideales para pulir el carburo de silicio. El permanganato puede a\u00f1adirse directamente al lodo, mientras que el hidr\u00f3xido pot\u00e1sico es m\u00e1s eficaz si se a\u00f1ade como soluci\u00f3n de formiato s\u00f3dico. El \u00e1cido n\u00edtrico requiere un manejo especial; su concentraci\u00f3n adecuada debe a\u00f1adirse a la lechada para evitar la descomposici\u00f3n de su componente de ox\u00edgeno activo.<\/p>\n
El \u00f3xido de grafeno (GO), una forma f\u00e1cil y r\u00e1pida de formar radicales OH cuando se reduce, genera m\u00e1s oxidantes que su hom\u00f3logo tradicional TiO2 y mejora tanto la eficiencia de oxidaci\u00f3n como la MRR en unos 20%. Basta con a\u00f1adir unos miligramos de GO para obtener estas ventajas.<\/p>\n
Un factor esencial para crear una superficie at\u00f3micamente plana es seleccionar una composici\u00f3n de lechada adecuada. Seg\u00fan algunos investigadores, para 4H-SiC algunos investigadores sugieren utilizar lechadas basadas tanto en SiO2 como en Al2O3; su combinaci\u00f3n proporciona una fuerza mec\u00e1nica m\u00e1s fuerte que ayuda a crear una superficie at\u00f3micamente plana; adem\u00e1s, el uso de SiO2 reduce las interacciones electrost\u00e1ticas que potencialmente podr\u00edan causar da\u00f1os por el uso de un abrasivo basado en Al2O3.<\/p>\n
Adem\u00e1s de elegir un oxidante, seleccionar un abrasivo eficaz es fundamental para optimizar la MRR. El \u00f3xido de aluminio es ideal en este sentido, ya que ofrece tanto durabilidad como una permeabilidad superior al lodo; adem\u00e1s, su uso es seguro en entornos h\u00famedos o vol\u00e1tiles.<\/p>\n
El pulido triboqu\u00edmico tambi\u00e9n puede proporcionar un medio eficaz de producir una superficie ultrasuave y sin da\u00f1os en el nitruro de silicio. La t\u00e9cnica consiste en frotar el material a pulir contra una superficie dura y lubricada mientras la fricci\u00f3n induce reacciones de disoluci\u00f3n que producen mol\u00e9culas de agua, disolviendo as\u00ed el material sin necesidad de abrasivos. El pulido triboqu\u00edmico permite alcanzar tasas m\u00e1ximas de rendimiento de hasta 80 nm h-1 con este tipo de pulido.<\/p>\n
El pulido de carburo de silicio requiere una lechada de pulido acuosa compuesta por un abrasivo y un agente oxidante; normalmente, el sol de s\u00edlice dispersado en la lechada suele ser la fuente. Mientras tanto, un compuesto org\u00e1nico o inorg\u00e1nico sirve para convertir su superficie en un estado m\u00e1s reactivo que favorece la uni\u00f3n qu\u00edmica entre el sustrato y el abrasivo, lo que permite una eliminaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida del material, as\u00ed como la protecci\u00f3n de la superficie del sustrato frente a da\u00f1os por abrasi\u00f3n mec\u00e1nica.<\/p>\n
El carburo de silicio se utiliza como abrasivo y polvo de esmerilado en procesos como el corte por chorro de agua y el chorro de arena, en los que suelen emplearse granos gruesos para estas operaciones. Los refractarios de carburo de silicio tambi\u00e9n pueden sustituir al hierro fundido en hornos industriales o utilizarse como ingredientes en aleaciones de acero; su punto de fusi\u00f3n, su resistencia a los golpes y a la corrosi\u00f3n, su solidez, su durabilidad y su conductividad t\u00e9rmica lo convierten en un material atractivo.<\/p>\n
Se produce fundiendo mon\u00f3xido de silicio derivado del gas natural o del carb\u00f3n mediante el proceso Lely. Una mezcla de arena de s\u00edlice pura con carb\u00f3n de coque molido que se forma alrededor de un conductor el\u00e9ctrico en un horno de resistencia el\u00e9ctrica recibe corriente el\u00e9ctrica para desencadenar reacciones qu\u00edmicas que producen carburo de silicio.<\/p>\n
El carburo de silicio puede adoptar formas monocristalinas o policristalinas, con dos polimorfos de especial inter\u00e9s: el carburo de silicio alfa (a-SiC), con su estructura cristalina de Wurtzita, y el carburo de silicio beta, con estructura cristalina de zinc blenda; ambos tienen una alta reactividad, lo que los convierte en materiales valiosos para producir catalizadores heterog\u00e9neos.<\/p>\n
La presente invenci\u00f3n presenta un m\u00e9todo de preparaci\u00f3n de lechada de pulido de carburo de silicio. Los pasos incluyen la adici\u00f3n de agentes dispersantes, aceleradores, agentes amortiguadores del pH, agentes humectantes y agentes complejantes secuencialmente en agua desionizada mientras se agita uniformemente, luego se mezcla gradualmente en abrasivos de sol de s\u00edlice antes de finalmente envejecer la mezcla durante 30-60 minutos antes de a\u00f1adir abrasivo de sol de s\u00edlice.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material extremadamente duro con muchos usos en una amplia variedad de campos. Lo m\u00e1s habitual es producirlo en forma de polvo y utilizarlo para el esmerilado fino, el corte por chorro de agua, el chorreado de arena, el moldeado y el pulido de otros materiales, as\u00ed como para aplicaciones m\u00e1s gruesas como el desbarbado de metal y vidrio y el repintado de suelos de madera. Adem\u00e1s, el carburo de silicio se incluye con frecuencia como parte de los procesos de pulido mec\u00e1nico qu\u00edmico (CMP) para a\u00f1adir soluciones de pulido abrasivo (ACP).<\/p>\n
El pulido qu\u00edmico-mec\u00e1nico (CMP) es el proceso de abrasi\u00f3n mec\u00e1nica de superficies para planarizar y deshacer los da\u00f1os causados por pasos anteriores como el esmerilado o el grabado. El CMP utiliza una almohadilla de pulido impregnada con una composici\u00f3n o lechada de pulido abrasiva que contiene un agente oxidante y un abrasivo, que entra en contacto con la superficie del sustrato, creando fricci\u00f3n para eliminar las capas da\u00f1adas y dejar al descubierto el nuevo material subyacente.<\/p>\n
Los agentes oxidantes ayudan a reducir la cantidad de abrasi\u00f3n mec\u00e1nica necesaria para alcanzar los niveles deseados de planarizaci\u00f3n de la superficie, ayudando a la disoluci\u00f3n del material del sustrato y disminuyendo el da\u00f1o mec\u00e1nico al mismo. Adem\u00e1s, el agente oxidante tambi\u00e9n acelera la cin\u00e9tica de pulido al acelerar el momento en que las part\u00edculas abrasivas interact\u00faan con las superficies del sustrato.<\/p>\n
Para conseguir un acabado \u00f3ptimo de la superficie de las obleas de carburo de silicio con una elevada MRR y unos \u00edndices de defectos m\u00ednimos, es fundamental que las part\u00edculas abrasivas mantengan unas interacciones el\u00e1sticas elevadas con su superficie de destino, lo que resulta m\u00e1s dif\u00edcil cuando el abrasivo es fijo, como en los procesos CMP de diamante.<\/p>\n
El pulido triboqu\u00edmico se ha utilizado con \u00e9xito para el acabado de muestras de carburo de silicio policristalino. La t\u00e9cnica elimina la necesidad de abrasivos y se basa en la disoluci\u00f3n estimulada por fricci\u00f3n en un fluido reactivo adecuado, produciendo superficies libres de defectos (Ra =1nm) en superficies deslizantes de SiC por frotamiento contra una herramienta de hierro fundido en 3 peso% CrO3 soluci\u00f3n.<\/p>\n
La CMP consiste en mezclar agentes oxidantes en una pasta de pulido mientras que el abrasivo se suministra como material seco. Idealmente, su composici\u00f3n debe permanecer coloidalmente estable; eso significa mantener ambos componentes en suspensi\u00f3n durante periodos prolongados en el portador l\u00edquido.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is one of the hardest materials on Earth, second only to diamond and cubic boron nitride. Due to its extreme hardness, silicon carbide makes an ideal material for lapping ceramics, grinding nonferrous metals and deburring materials. Aluminum oxide blast media can easily cut through painted surfaces and many types of wood, but can …<\/p>\n