碳化硅(SiC)粉體制備技術綜述:從傳統到前沿
碳化硅(SiC),作為關鍵的工業原料,因其卓越的物理與化學特性——高熔點、優異的熱導率、出色的抗氧化性和高溫強度、以及卓越的化學穩定性和耐磨性,在眾多領域中扮演著不可或缺的角色。其早期制備主要依賴于碳熱還原法,即Acheson法,此法因原料成本低廉和工藝簡便,成為工業化合成SiC粉體的基石。
1、固相法 碳熱還原法(Acheson法)
由Acheson首創,通過高溫下石英砂與碳質材料反應制得α-SiC。該法因經濟高效、易于大規模生產,至今仍為工業首選。通過原料細化、混料改進和催化劑引入,可進一步提升產品質量至納米級別。
2、燃燒合成法(自蔓延高溫合成)
利用外部點火引發自持放熱反應,合成新材料。該法成本低、工藝簡潔,但控制難度大,可能產生復雜相。
3、機械粉碎法
通過外力作用破碎材料,實現超細粉體制備。盡管設備與工藝簡單,成本低廉,產量高,但易引入雜質。
4、液相法
溶膠-凝膠法
借助溶膠-凝膠技術,實現Si源和C源的分子級均勻混合,合成溫度低、粒度小、純度高,適用于實驗室高純超細粉體制備。
5、熱分解法
通過有機聚合物的熱分解生成SiC粉體,分為直接分解與骨架形成兩種路徑,關鍵在于先驅體的合成。
6、氣相法
化學氣相沉積法(CVD法)
通過氣體間的化學反應在密閉環境下沉積生成新物質,適合高純納米級SiC粉體的制備,但批量生產與收集存在挑戰。
7、激光誘導化學氣相沉積法(LICVD)
利用激光作為熱源促進氣體分子反應,形成納米SiC顆粒,適用于單質、無機化合物和復合材料超細粉末的合成。
8、等離子體法
采用電弧、感應或微波加熱產生等離子體,加速化學反應,快速冷卻后獲得納米顆粒。該法反應迅速,但設備要求高,效率有待提高,尚處于研發階段。
這些制備方法各具特色,根據具體應用需求選擇合適的工藝,能夠有效提升SiC粉體的性能與應用范圍。
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