Deposisi Uap Kimia, Sintering Reaksi, dan Sintering Silikon Karbida yang Disinter

Silikon karbida adalah bahan keramik yang sangat keras dan tangguh dengan kekuatan yang sangat baik, ketangguhan suhu tinggi, dan ketahanan oksidasi. Bahan ini tersedia dalam bentuk sinter dan ikatan reaksi untuk produksi.

Silikon karbida yang disinter (SSiC) diproduksi dengan menekan dan menyinter bubuk silika. SSiC memiliki suhu sintering yang rendah, kemampuan pembentukan yang mudah, dan sifat mekanik yang luar biasa yang memberikan keunggulan yang berbeda dari bahan pesaing.

Deposisi Uap Kimia

Chemical Vapor Deposition (CVD) menggunakan gas yang mengalir untuk membentuk lapisan tipis berkualitas tinggi yang dapat digunakan untuk membuat bahan dan pelapis padat, etsa, dan pembentukan perangkat mikroelektronik.

CVD mengacu pada serangkaian proses, yang meliputi CVD termal cepat, deposisi uap kimia yang ditingkatkan dengan plasma, dan deposisi uap kimia yang diinduksi laser. Masing-masing menggunakan gas prekursor untuk mendeposisikan padatan ke permukaan substrat sementara proses yang berbeda menggunakan berbagai metode untuk memulai reaksi dan memulai reaksi pemadatan.

CVD termal cepat menggunakan lampu pemanas untuk memanaskan gas prekursor sebelum mencapai permukaan wafer, membantu mengurangi reaksi fase gas yang tidak diinginkan dan reaksi gas.

Metode lain untuk memproduksi CVD-b-SiC melibatkan penyisipan penyekat grafit 102 sebelum kotak mandrel. Teknik ini memanaskan reagen terlebih dahulu, meningkatkan kecepatan sapuannya pada dinding mandrel, dan menghasilkan endapan b-SiC yang padat dan berkualitas baik yang ditunjukkan pada Gbr. 3a dan 3b. Penyekat lain juga dapat ditempatkan sebelum dan sesudah kotak mandrel untuk memaksimalkan hasil deposisi dan memberikan lapisan b-SiC yang lebih seragam dan sesuai pada substrat yang tidak beraturan. Bahan ini sangat konduktif, stabil secara kimiawi dan oksidatif, keras, tahan gores, dan secara teoritis sangat padat - karakteristik yang membuatnya cocok untuk banyak aplikasi bahan khusus, termasuk kapal wafer dan furnitur untuk pemrosesan semi-konduktor, struktur teleskop optik, dan efektor akhir yang digunakan selama pembersihan bangku basah.

Sintering Tanpa Tekanan

Sintering adalah proses menyatukan atau mengatur ulang partikel bubuk keramik atau logam menjadi struktur yang terintegrasi, biasanya dengan pengepresan panas, sintering reaksi, dan sintering tanpa tekanan. Selama berabad-abad, teknik ini telah digunakan untuk membuat hampir semua bentuk benda keramik dan logam termasuk bagian baja struktural, filter logam berpori untuk aplikasi penyaringan, kabel tungsten untuk bantalan pelumas otomatis, dan bahan listrik, di antara banyak lainnya. Proses manufaktur biasanya meliputi pengepresan panas, sintering reaksi, atau sintering tanpa tekanan.

Silikon karbida yang disinter dapat memperoleh manfaat besar dari sintering tanpa tekanan sebagai cara yang efektif untuk meningkatkan sifat mekaniknya, terutama ketahanan suhu dan kekuatan lenturnya. Pengurangan pertumbuhan butir selama sintering berkontribusi pada hasil ini sementara peningkatan kekuatan tarik menyebabkan daya tahan dan masa pakai material yang lebih lama.

Sintering tanpa tekanan menawarkan beberapa keunggulan yang berbeda dibandingkan proses lainnya, termasuk kemampuannya untuk membuat bentuk yang kompleks dengan dimensi yang tepat. Hal ini membuat proses sintering tanpa tekanan ideal untuk membuat produk unik yang sulit atau tidak mungkin dibuat dengan cara lain, sehingga sangat cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi seperti komponen seal berwajah keras dan pekerjaan bersuhu tinggi.

Pengepresan Panas

Pengepresan panas adalah metode yang efisien dan hemat biaya untuk memproduksi komponen silikon karbida dengan ukuran besar dan bentuk yang rumit, seperti seal untuk pompa dengan aplikasi yang berat, dengan cepat. Tekanan dan suhu tinggi (hingga 2000 derajat Celcius) diterapkan secara bersamaan selama proses ini, sehingga menghasilkan waktu produksi yang cepat dengan efisiensi biaya.

Proses sintering yang menghasilkan keramik komposit SiC dan b-SiC yang padat untuk seal gas kering telah terbukti sangat berhasil. Salah satu metode sintering yang efektif adalah dengan mencampurkan bubuk a-SiC dengan grafit dalam proporsi tertentu dan pemanasan; selama sintering, bubuk a-SiC menembus billet baja berpori melalui penggunaan fase uap Si untuk membentuk benda padat tanpa pengurangan ukuran dan densitas yang tinggi.

Karena ikatan kovalen Si-C yang kuat, silikon karbida menunjukkan tingkat difusi mandiri yang rendah selama proses sintering. Dengan demikian, kekuatan pendorongnya untuk memproduksi silikon karbida dengan kepadatan tinggi jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan keramik lainnya dan penelitian tentang metode sintering yang sesuai serta aditif telah menjadi fokus utama dalam bidang ini.

Karakterisasi struktur mikro sampel yang disinter melibatkan penggunaan pola XRD dan analisis difraksi elektron area terpilih (SAED) untuk mengkarakterisasi struktur mikronya. Kami menentukan rasio 83:17 dalam hal suhu sinter.

Sintering Reaksi

Reaksi Sintering Sintered Silicon Carbide (RSSiC) adalah proses di mana silikon cair disusupi ke dalam karbon berpori atau bentuk awal grafit melalui infiltrasi silikon cair, menghasilkan keramik yang memiliki kekuatan tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, dan stabilitas termal, serta ketahanan yang unggul terhadap oksidasi, korosi, dan etsa, serta sifat kelistrikan yang baik. Kepadatan untuk RSSC tergantung pada rasio silikon/karbon yang pada akhirnya menentukan kekerasan.

Sintering melibatkan pergerakan massa dalam mikrostruktur berpori yang mengurangi porositas total dengan mengemas ulang dan mengangkut sepanjang batas kristal untuk menghaluskan dinding pori, sehingga mengurangi ukuran butiran dan menghasilkan struktur matriks berbutir halus yang padat dengan struktur yang seragam.

Sintering reaksi memungkinkan produksi komponen silikon karbida sinter yang besar dan berbentuk kompleks dengan bentuk yang hampir bersih dan presisi tinggi, menggunakan suhu yang lebih rendah dan waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan metode sintering tradisional. Namun, proses ini tidak boleh digunakan di lingkungan dengan pengaruh oksidasi atau korosif yang kuat karena proses ini dapat menyebabkan penetrasi silikon yang tidak mencukupi dan pertumbuhan butiran yang tidak normal, yang pada akhirnya menurunkan sifat mekanik bahan yang disinter. Proses sintering sangat bergantung pada konsistensi serbuk awal dan harus dikelola dengan hati-hati untuk penyusutan komponen yang konsisten, mengurangi distorsi dan untuk menghasilkan komponen dengan kualitas yang stabil. Tungku sintering vakum RVS-S dapat digunakan untuk sintering reaksi produk SiC untuk menjamin produk berkualitas.