Cómo mejorar la resistencia a la oxidación de los muebles de horno de carburo de silicio
1. Optimizar la composición del material
Antioxidantes añadidos
Aditivos de óxido metálico: Agregue una pequeña cantidad de óxidos metálicos, como óxido de aluminio (Al₂O₃), óxido de circonio (ZrO₂), etc. Estos óxidos metálicos pueden reaccionar con silicio y oxígeno en la superficie del carburo de silicio a altas temperaturas para formar una fase de vidrio de silicato estable, que llena los poros del carburo de silicio y evita una mayor difusión de oxígeno. Por lo general, la cantidad de óxido de aluminio agregada es de aproximadamente 1% - 5% (fracción de masa), y la cantidad de óxido de circonio agregada es de aproximadamente 0.5% - 3%, lo que puede mejorar eficazmente el rendimiento antioxidante.
Aditivos de tierras raras: como el lantano (La) y el cerio (Ce) de la serie de los lantánidos. Los elementos de tierras raras pueden formar óxidos de tierras raras en la superficie del carburo de silicio. Estos óxidos tienen una alta estabilidad química y pueden inhibir eficazmente la erosión por oxígeno. Generalmente, la cantidad de elementos de tierras raras añadidos es de aproximadamente el 0,1% - 3%.
2. Medidas de tratamiento de superficies
Revestimiento
Recubrimiento cerámico: Se aplica una capa de recubrimiento cerámico de alta temperatura, como recubrimiento de mullita, recubrimiento de alúmina, etc., sobre la superficie de los muebles de horno de carburo de silicio. El recubrimiento se puede aplicar mediante pulverización, inmersión, etc. Por ejemplo, el recubrimiento de alúmina preparado mediante pulverización de plasma tiene un espesor de aproximadamente 50-200 μm, que puede formar una película protectora densa a alta temperatura, bloqueando eficazmente el contacto entre el oxígeno y el carburo de silicio y mejorando el rendimiento antioxidante.
Recubrimiento metálico: como el recubrimiento de níquel (Ni) y cobalto (Co). Estos recubrimientos metálicos pueden formar una película de óxido metálico antioxidante sobre la superficie del carburo de silicio, mejorando así la resistencia a la oxidación. El espesor del recubrimiento es generalmente de unos pocos micrones a decenas de micrones. Por ejemplo, el espesor del recubrimiento a base de níquel rociado térmicamente puede ser de alrededor de 10-50 μm.
3. Mejorar el proceso de preparación
Mejorar la densidad
La densidad de los elementos de horno de carburo de silicio se puede mejorar optimizando el proceso de sinterización, como por ejemplo aumentando la temperatura de sinterización, ampliando el tiempo de sinterización y utilizando sinterización a alta presión. Por ejemplo, aumentando la temperatura de sinterización de 2000 grados a 2200 grados y ampliando adecuadamente el tiempo de sinterización se puede reducir la porosidad de los elementos de horno de carburo de silicio y reducir los canales por los que entra el oxígeno, mejorando así el rendimiento antioxidante.
Optimización de la estructura cristalina
Durante el proceso de preparación, se controla el proceso de cristalización del carburo de silicio para que la estructura cristalina sea más completa y uniforme. Por ejemplo, se utilizan la cristalización inducida por cristales semilla y otros métodos para promover el crecimiento de los cristales de carburo de silicio a lo largo de una dirección cristalina específica, formando una estructura cristalina más ordenada y mejorando la capacidad antioxidante.
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