ความแตกต่างระหว่าง SiC สีเขียวกับ SiC สีดำคืออะไร?
ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุที่กว้างขวาง ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นวัสดุที่ไม่ใช่โลหะประสิทธิภาพสูง มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมายด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สองประเภทหลัก แม้ว่าทั้งสองประเภทจะอยู่ในหมวดหมู่พื้นฐานของ α-SiC แต่ก็มีความแตกต่างอย่างมากในกระบวนการผลิต คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี และด้านการใช้งาน บทความนี้จะเจาะลึกถึงความแตกต่างระหว่างซิลิกอนคาร์ไบด์ทั้งสองประเภทนี้ เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจคุณสมบัติและการใช้งานของซิลิกอนคาร์ไบด์ทั้งสองประเภทได้ดีขึ้น
1. ความแตกต่างในกระบวนการผลิต
กระบวนการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวมีความพิเศษเฉพาะตัว โดยส่วนใหญ่ใช้ปิโตรเลียมโค้กและซิลิกาคุณภาพสูงเป็นวัตถุดิบหลัก และเติมเกลือเป็นสารเติมแต่ง และหลอมที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาความต้านทาน ในระหว่างกระบวนการนี้ การเติมเกลือไม่เพียงแต่ส่งเสริมกระบวนการตกผลึกของซิลิกอนคาร์ไบด์ แต่ยังปรับปรุงความบริสุทธิ์และคุณภาพการตกผลึกของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมากอีกด้วย ในทางตรงกันข้าม การผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำนั้นอาศัยการผสมผสานระหว่างทรายควอทซ์ โค้กปิโตรเลียม และซิลิกาคุณภาพสูง ซึ่งหลอมที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาความต้านทานเช่นกัน แต่ไม่เกี่ยวข้องกับการเติมเกลือ ดังนั้น จากมุมมองของอัตราส่วนวัตถุดิบและกระบวนการ การเตรียมซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวจึงมีความซับซ้อนและซับซ้อนกว่า ซึ่งยังวางรากฐานสำหรับประสิทธิภาพที่ตามมาอีกด้วย
2. ความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ทั้งซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำต่างก็มีความแข็งและความแข็งแรงเชิงกลสูงมาก ความแข็งของทั้งสองชนิดอยู่ระหว่างคอรันดัมและเพชร ซึ่งสูงกว่าวัสดุโลหะทั่วไปมาก อย่างไรก็ตาม ความบริสุทธิ์ของผลึกของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวนั้นสูงกว่า ซึ่งทำให้ได้เปรียบในคุณสมบัติบางประการ ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงในการดึงและความแข็งแรงในการอัดของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวนั้นสูงมาก สูงกว่าเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงหลายเท่า แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม ในเวลาเดียวกัน ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวยังมีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม จุดหลอมเหลวสูงถึง 2,700°C และยังคงรักษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงได้ นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวยังมีความเสถียรทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและสามารถทนต่อการกัดกร่อนของกรดเข้มข้น ด่างเข้มข้น และตัวทำละลายอินทรีย์ได้หลากหลายชนิด ซึ่งทำให้มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมเคมี อิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ และสาขาอื่นๆ
ในทางตรงกันข้ามแม้ว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจะมีลักษณะของความแข็งสูง ความแข็งแรงสูง และความต้านทานการสึกหรอสูง แต่ความเหนียวจะสูงกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวเล็กน้อย ซึ่งในระดับหนึ่งส่งผลต่อการลับคมระหว่างการประมวลผล อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำมีความหนาแน่นปานกลาง (ประมาณ 3.15-3.21g/cm³) การนำความร้อนสูง ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการแผ่รังสีที่ดี ลักษณะเหล่านี้ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเตาเผาอะลูมินา ตะแกรง และเซรามิกทนไฟ ใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและออกซิเดชันสูง
3. ความแตกต่างในสาขาการใช้งาน
เนื่องจากความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจึงมีสาขาการใช้งานที่แตกต่างกัน ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเจียรความแม่นยำและการตัดลวดคริสตัลของคาร์ไบด์ซีเมนต์ แก้วควอตซ์ แก้วออปติก และวัสดุอื่น ๆ เนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูง ความแข็งสูง และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการประมวลผลวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ผงซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับการผลิตเวเฟอร์ตัดซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์และซิลิกอนโพลีคริสตัลไลน์ ขนาดเกรนและความบริสุทธิ์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและประสิทธิภาพการตัด นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวยังใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและกัดกร่อนสูง เช่น เครื่องยนต์อากาศยาน กังหันก๊าซ และอุปกรณ์เคมี เนื่องจากมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและเสถียรภาพทางเคมีที่ดี
ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ เนื่องจากมีความเหนียวสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี จึงทำงานได้ดีในการเจียรโลหะผสม เซรามิก หินอ่อน หยก และวัสดุอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำยังใช้ในการผลิตเครื่องมือและชิ้นส่วนที่มีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ เช่น สารกัดกร่อน ล้อเจียร แผ่นตัด เป็นต้น ในด้านเซรามิก ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำสามารถรวมกับวัสดุเซรามิกอื่นๆ เพื่อเตรียมวัสดุเซรามิกคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงเพื่อตอบสนองความต้องการทางวิศวกรรมที่เฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำยังใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุทนไฟ อวกาศ การผลิตยานยนต์ และสาขาอื่นๆ
4. ราคาและแนวโน้มของตลาด
ราคาของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย เช่น ความต้องการของตลาด แหล่งกำเนิด คุณภาพ ฯลฯ และราคาผันผวนอย่างมาก โดยทั่วไป เนื่องจากกระบวนการผลิตของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวมีความซับซ้อนมากขึ้นและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ดีกว่า ราคาจึงค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการลดต้นทุนการผลิต ความสามารถในการแข่งขันในตลาดของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ในขณะเดียวกัน ในขณะที่ความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้น โอกาสทางการตลาดของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำก็กว้างมาก
5. ข้อสรุป
โดยสรุป ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ ซึ่งเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สองสายพันธุ์หลัก มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในกระบวนการผลิต คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี และสาขาการใช้งาน ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวมีตำแหน่งสำคัญในการประมวลผลวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์อุณหภูมิสูง และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูง ความแข็งสูง และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม ในขณะที่ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำมีบทบาทสำคัญในโลหะผสม เซรามิก และวัสดุอื่นๆ เนื่องจากมีความเหนียวและทนต่อการสึกหรอสูง มีบทบาทสำคัญในการเจียร ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของสาขาการประยุกต์ใช้ คุณสมบัติของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจะได้รับการสำรวจและนำไปใช้มากขึ้น ส่งผลให้มีส่วนสนับสนุนการพัฒนาวิทยาศาสตร์วัสดุมากขึ้น