硅碳棒电热元件重结晶烧结工艺
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碳化硅硅碳棒电热元件的烧结方法
硅碳棒反应一重结晶烧结工艺传统的碳化硅电热元件制备工艺是一种埋烧式的反应烧结工艺般是将绿碳化硅、石墨、炭黑和工业硅与煤、沥青、煤焦油等按一定的比例混合均匀,然后挤出成型制成生坯,将生坯用一定比例的石油焦、石英砂、碳化硅粉料填充,然后再加热烧制。它是以新生成的碳化硅晶体为连接相,将原来的碳化硅晶体结合在一起,形成一个整体。此种工艺一般分两次烧结,在第一次烧结直接将生坯放入碳管炉内烧结,但是这种烧结方法缺点很多:第一,烧结时间过长;第二,产品中电阻不均匀;第三,粘合剂在烧结后残留杂质相当多,直接影响烧结物各组分相互间的结合能力,使机械强度降低。将经过一次烧结的碳化硅半成品坯料,埋入二氧化硅和碳的混合粉末中,直接通电在1900℃以上的高温中,碳化硅重新结晶,得到成品的电热元件。在二次烧结中,埋料二氧化硅和碳的混合粉末的作用,主要是在高温时,在碳化硅半成品坯料周围形成还原气氛,以防止坯料氧化和促进碳化硅晶体的生长。在二次烧结中,希望碳化硅晶体生长时,能尽量使晶粒长大。因为碳化硅晶粒大电阻増加率就小,元件在使用时就不易氧化,寿命长,质量高。通常为了使晶粒长大,在二次烧结时采用提高烧结温度,或延长烧结时间的方法。这种方法,可以使碳化硅坯料内部的品粒长得大一些,但是却使表面受到严重损害,不仅表面变得相糙,而且使部分电阻值变化较大,影响产品质量。这是因为在高温时,二氧化硅还原时所产生的硅分子(气相)与碳分子结合所生成的碳化硅,参与到碳化硅坯料表层正在生长中的碳化硅晶体,使碳化硅晶粒畸形,以致坯料表面变得粗糙,严重时,甚至表层脱落。日本人在二次埋烧时,采用以碳化硅粉末为主(75%)的埋料,将新生成的碳化硅分子与碳化砫埋料隔离起来,保护里面的碳化硅坯料。这种种方法比较有效,而且简单易行。
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