SIC పూత కార్బన్ యొక్క ఆక్సీకరణ నిరోధకతను ఎలా మెరుగుపరుస్తుంది

కార్బన్ భావించిందితక్కువ ఉష్ణ వాహకత, చిన్న నిర్దిష్ట వేడి మరియు మంచి అధిక ఉష్ణోగ్రత ఉష్ణ స్థిరత్వం వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది తరచుగా వాక్యూమ్ లేదా రక్షిత వాతావరణంలో థర్మల్ ఇన్సులేషన్ పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు సెమీకండక్టర్ క్షేత్రంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఏదేమైనా, 450 కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వాతావరణంలో, కార్బన్ వేగంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుందని భావించింది, దీని ఫలితంగా పదార్థం వేగంగా నాశనం అవుతుంది. సెమీకండక్టర్ల ప్రాసెసింగ్ వాతావరణం తరచుగా 450 ° C కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి కార్బన్ అనుభూతి యొక్క ఆక్సీకరణ నిరోధకతను మెరుగుపరచడం చాలా ముఖ్యం.

ఎందుకు ఎంచుకోవాలిSic పూత?

కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తులకు ఉపరితల పూత అనువైన యాంటీ-ఆక్సీకరణ పద్ధతి. యాంటీ-ఆక్సీకరణ పూతలలో మెటల్ పూతలు, సిరామిక్ పూతలు, గాజు పూతలు మొదలైనవి ఉన్నాయి. SIC అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు, దాని ఉపరితలంపై ఉత్పత్తి చేయబడిన SIO2 పూతలో పగుళ్లు మరియు ఇతర లోపాలను నింపగలదు మరియు O2 యొక్క చొచ్చుకుపోవడాన్ని నిరోధించగలదు, ఇది కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి పూతలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే పూత పదార్థంగా మారుతుంది.

CARBON లో SIC పూత ఎలా చేయాలి?

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా కార్బన్ ఫీల్ కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క ఉపరితలంపై SIC పూత తయారు చేయబడింది. అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్ తరువాత, తయారుచేసిన కార్బన్ కొంతకాలం 100 at వద్ద ఎండబెట్టింది. వాక్యూమ్ ట్యూబ్ కొలిమిలో భావించిన కార్బన్ 1100 to కు వేడి చేయబడింది, AR పలుచన వాయువుగా మరియు హెచ్ 2 క్యారియర్ వాయువుగా, మరియు వేడిచేసిన ట్రైక్లోరోమీథైల్ సిలోక్సేన్ బబ్లర్ పద్ధతి ద్వారా ప్రతిచర్య గదిలోకి దారితీసింది. నిక్షేపణ సూత్రం ఈ క్రింది విధంగా ఉంది:

సిహెచ్₃షిక్ (జి) → సిక్ (లు) +3 హెచ్‌సిఎల్ (జి)

SIC పూత కార్బన్ ఉపరితలం ఎలా ఉన్నట్లు అనిపించింది?

SIC పూత కార్బన్ అనుభూతి యొక్క దశ కూర్పును విశ్లేషించడానికి మేము D8 అడ్వాన్స్ ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్టోమీటర్ (XRD) ను ఉపయోగించాము. SIC పూత కార్బన్ యొక్క XRD స్పెక్ట్రం నుండి, మూర్తి 1 లో చూపిన విధంగా, 2θ = 35.8 °, 60.2 °, మరియు 72 ° వద్ద మూడు స్పష్టమైన విక్షేపణ శిఖరాలు ఉన్నాయి, ఇవి వరుసగా (111), (220) మరియు (311) క్రిస్టల్ విమానాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. భావించిన కార్బన్ యొక్క ఉపరితలంపై ఏర్పడిన పూత β-SIC అని చూడవచ్చు.

SIC పూత కార్బన్ యొక్క మూర్తి 1 XRD స్పెక్ట్రం అనుభూతి

పూతకు ముందు మరియు తరువాత కార్బన్ యొక్క మైక్రోస్కోపిక్ పదనిర్మాణ శాస్త్రాన్ని గమనించడానికి మేము మాగెల్లాన్ 400 స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (SEM) ను ఉపయోగించాము. మూర్తి 2 నుండి చూడగలిగినట్లుగా, అసలు కార్బన్ లోపల ఉన్న కార్బన్ ఫైబర్స్ మందంగా అసమానంగా ఉంటాయి, అస్తవ్యస్తంగా పంపిణీ చేయబడతాయి, పెద్ద సంఖ్యలో శూన్యాలు మరియు తక్కువ మొత్తం సాంద్రత (సుమారు 0.14 గ్రా/సెం 3). కార్బన్ భావించటానికి పెద్ద సంఖ్యలో శూన్యాలు మరియు తక్కువ సాంద్రత ఉండటం ప్రధాన కారణాలు థర్మల్ ఇన్సులేషన్ పదార్థంగా ఉపయోగించబడటానికి ప్రధాన కారణాలు. ఫైబర్ అక్షం వెంట ఉన్న అసలు కార్బన్ లోపల కార్బన్ ఫైబర్స్ యొక్క ఉపరితలంపై పెద్ద సంఖ్యలో పొడవైన కమ్మీలు ఉన్నాయి, ఇది పూత మరియు మాతృక మధ్య బంధన బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి సహాయపడుతుంది. 

గణాంకాలు 2 మరియు 3 యొక్క పోలిక నుండి, కోటింగ్ కార్బన్ లోపల కార్బన్ ఫైబర్స్ SIC పూతలతో కప్పబడి ఉన్నాయని చూడవచ్చు. SIC పూతలు చిన్న కణాల ద్వారా గట్టిగా పేర్చబడి ఉంటాయి మరియు పూతలు ఏకరీతి మరియు దట్టమైనవి. అవి స్పష్టమైన పై తొక్క, పగుళ్లు మరియు రంధ్రాలు లేకుండా కార్బన్ ఫైబర్ మాతృకతో గట్టిగా బంధించబడతాయి మరియు మాతృకతో బంధం వద్ద స్పష్టమైన పగుళ్లు లేవు.

మూర్తి 2 పూతకు ముందు కార్బన్ ఫీల్ మరియు సింగిల్ కార్బన్ ఫైబర్ ఎండ్ యొక్క పదనిర్మాణం

మూర్తి 3 పూత తర్వాత కార్బన్ ఫీల్ మరియు సింగిల్ కార్బన్ ఫైబర్ ఎండ్ యొక్క పదనిర్మాణం

SIC పూత కార్బన్ యొక్క ఆక్సీకరణ నిరోధకత ఎలా వ్యక్తమైంది?

మేము సాధారణ కార్బన్ ఫీల్ మరియు SIC పూత కార్బన్ అనుభూతిపై థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ అనాలిసిస్ (TG) ను నిర్వహించాము. తాపన రేటు 10 ℃/min మరియు గాలి ప్రవాహం రేటు 20 mL/min. మూర్తి 4 అనేది కార్బన్ యొక్క టిజి వక్రత, ఇక్కడ మూర్తి 4 ఎ అనేది కార్బన్ అనుభూతి చెందడం యొక్క టిజి వక్రత మరియు మూర్తి 4 బి అనేది సిక్ పూత కార్బన్ యొక్క టిజి వక్రత. ఇది మూర్తి 4 ఎ నుండి చూడవచ్చు. సుమారు 790 వద్ద, నమూనా యొక్క అవశేష ద్రవ్యరాశి భిన్నం 0, అంటే ఇది పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందింది. 

మూర్తి 4 బిలో చూపినట్లుగా, గది ఉష్ణోగ్రత నుండి 280 to కు ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు కోటింగ్ కార్బన్ నమూనాకు ద్రవ్యరాశి నష్టం లేదని భావించింది. 280-345 at వద్ద, నమూనా క్రమంగా ఆక్సీకరణం చెందడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు ఆక్సీకరణ రేటు సాపేక్షంగా వేగంగా ఉంటుంది. 345-520 వద్ద, ఆక్సీకరణ పురోగతి మందగిస్తుంది. సుమారు 760 వద్ద, నమూనా యొక్క సామూహిక నష్టం గరిష్టంగా చేరుకుంటుంది, ఇది సుమారు 4%. 760-1200 at వద్ద, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, నమూనా యొక్క ద్రవ్యరాశి పెరుగుతుంది. అంటే, బరువు పెరగడం జరుగుతుంది. ఎందుకంటే కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క ఉపరితలంపై SIC అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద SiO2 ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ప్రతిచర్య బరువు పెరుగుట ప్రతిచర్య, ఇది నమూనా యొక్క ద్రవ్యరాశిని పెంచుతుంది.

మూర్తి 4A మరియు Figure 4B ని పోల్చి చూస్తే, 790 at వద్ద, సాధారణ కార్బన్ పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందిందని కనుగొనవచ్చు, అయితే SIC పూత కార్బన్ యొక్క ఆక్సీకరణ బరువు తగ్గడం రేటు నమూనా 4%అని భావించింది. ఉష్ణోగ్రత 1200 to కు పెరిగినప్పుడు, SIC పూత కార్బన్ యొక్క ద్రవ్యరాశి SIO2 యొక్క తరం కారణంగా కొద్దిగా పెరుగుతుందని భావించింది, ఇది SIC పూత కార్బన్ యొక్క అధిక ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ నిరోధకతను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుందని సూచిస్తుంది.

Fig. 4 TG కర్వ్ ఆఫ్ కార్బన్ ఫీల్

దిSic పూతరసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా అనుభవించిన కార్బన్‌పై విజయవంతంగా తయారు చేయబడినది సమానంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, నిరంతరాయంగా, దట్టంగా పేర్చబడి ఉంటుంది మరియు స్పష్టమైన రంధ్రాలు లేదా పగుళ్లు లేవు. SIC పూత స్పష్టమైన అంతరాలు లేకుండా ఉపరితలంతో గట్టిగా బంధించబడుతుంది. ఇది చాలా బలమైన యాంటీ-ఆక్సీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది.