اهمیت فرآیند اصلاح پودر کاربید سیلیکون

کاربید سیلیکون (SiC) یک ماده غیر فلزی معدنی با طیف وسیعی از کاربردها و چشم انداز توسعه خوب است. پس از تبدیل شدن به سرامیک، یک ماده ساختاری عالی است. دارای مدول الاستیک بالا و سفتی خاص است، به راحتی تغییر شکل نمی دهد. و دارای رسانایی حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین در حال حاضر به یکی از ملاحظات اصلی برای مواد موتور حرارتی با دمای بالا تبدیل شده است و می تواند در نازل های با دمای بالا، پره های توربین، روتورهای توربوشارژر و غیره استفاده شود.

بنابراین، صنعت الزامات بالاتری را برای سرامیک های SiC از نظر دقت هندسی، استحکام، چقرمگی و قابلیت اطمینان مطرح کرده است و فرآیند قالب گیری بخش مهمی است. فرآیندهای قالب گیری مختلف تأثیر بیشتری بر عملکرد محصولات سرامیکی مانند سختی دارند. در قالب‌گیری، مشکل در تهیه محصولات با اشکال پیچیده، تراکم ناکافی سرامیک‌ها و … وجود این عیوب کاربرد آن‌ها را در زمینه‌های پیشرفته محدود می‌کند، بنابراین لازم است محصولات سرامیکی با عملکرد عالی و قابلیت اطمینان بالا تهیه شود. بررسی عوامل موثر بر اثربخشی فرآیند قالب گیری ضروری است.

لایه دی اکسید سیلیکون روی سطح کاربید سیلیکون بر پراکندگی پودر در فاز آبی تاثیر می گذارد.دی اکسید سیلیکون در فاز آب گروه های هیدروکسیل سیلیکون “Si-OH” را تشکیل می دهد. گروه های هیدروکسیل سیلیکون در فاز آب اسیدی هستند. بنابراین پراکندگی کاربید سیلیکون به صورت نقطه ایزوالکتریک اسیدی است. سیلانول یون‌های هیدروژن را جذب می‌کند و سطح ذرات را بار مثبت می‌کند و بنابراین پتانسیل زتا به یک مقدار مثبت تبدیل می‌شود. در شرایط قلیایی، سیلانول با غلظت بالای OH- در محلول واکنش می‌دهد و [Si-O]- در محلول ایجاد می‌کند. سطح پودر، باعث می شود سطح ذرات بار منفی داشته باشد، بنابراین پتانسیل زتا نیز منفی است.

پراکندگی پودر در فاز آب ارتباط نزدیکی با مقدار مطلق پتانسیل زتا دارد، بنابراین لایه سیلیسی تشکیل شده روی سطح پودر نقش زیادی در پراکندگی پودر دارد.

روش اصلاح شیمیایی به واکنش شیمیایی اطلاق می شود که در طی فرآیند پوشش سطحی رخ می دهد.این روش رایج ترین روش در اصلاح پودری است.پوشش سطحی به دو نوع پوشش معدنی و پوشش آلی تقسیم می شود که عمدتاً لایه ای از اکسید، هیدروکسید یا ته نشین می کند. مواد آلی روی سطح پودر معدنی وقتی پوشش اکسید یا هیدروکسید باشد به آن پوشش معدنی می گویند و وقتی پوشش آلی باشد به آن پوشش آلی می گویند.

روش های پوشش معدنی عمدتاً شامل روش هیدرولیز آلکوکسید، روش بارش یکنواخت، روش هسته زایی غیر یکنواخت و روش سل.ژل و … می باشد که در این میان بهترین روش، روش هسته زایی غیریکنواخت است، پوشش اصلاح آلی مانع الکترواستاتیکی و فضایی را بهبود می بخشد. روش‌های پوشش آلی عمدتاً شامل پیوند سطحی آلی، پوشش جذب سطحی و اصلاح کپسوله‌سازی می‌شود. عمدتاً در پراکندگی مواد کامپوزیت معدنی یا پرکننده‌ها برای بهبود ترشوندگی و سازگاری پودرهای معدنی و ماتریس‌های آلی استفاده می‌شود. همچنین برای بهبود پراکندگی پودر معدنی در آب استفاده می شود.

پودر SiC با اندازه میکرون بسیار پراکنده شرط لازم برای به دست آوردن محصولات سرامیکی با دقت، استحکام، چقرمگی و قابلیت اطمینان بالا است.بنابراین، کشف فناوری‌های مرتبط برای تهیه سرامیک‌های کاربید سیلیکون قابل استفاده در زمینه‌های پیشرفته از اهمیت بالایی برخوردار است. .