[发明专利]一种用作电工材料的碳化硅生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅技术领域，具体为一种用作电工材料的碳化硅生产工艺。

背景技术

碳化硅，商品名称金刚砂，是碳和硅的化合物，分子式SiC，分子量40.07。碳化硅具有很高的硬度和强度，其摩氏硬度在90以上，仅次于金刚石等少数超硬物质。和其他非金属物质比较，它的热电传导能力也是很高的。此外，碳化硅还具有很高的化学稳定性及优异的高温特性。碳化硅的上述特点使其在近代工业技术中获得了广泛的应用。

目前工业生产的碳化硅主要分两大类。一类绿色碳化硅，外观为绿色或黄绿色的晶块，制造时在配合料中加入食盐NaCl或采用高纯原料制造，绿碳化硅主要用于制造磨具及电热硅碳棒等产品。另一类黑色碳化硅，外观为黑色或深兰色的结晶，制造过程中不加入食盐，黑色碳化硅主要用于制造磨具及高级耐火制品，在有色金属冶炼及石油化学工业中应用颇广。

制造电工材料用的碳化硅就其制造方法及外观特征区分，应属黑色碳化硅的范畴，但由于其特殊的电气要求，在配方工艺上有某些不同处。近十数年来，随着电子技术的飞速发展，碳化硅已作为重要的高阻半导体材料，逐步广泛地应用在电子工业领域中。目前已利用碳化硅单晶制成高温整流管及多种电发光器件，在这方面碳化硅材料将愈来愈显示出其广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用作电工材料的碳化硅生产工艺，主要用于电工材料的使用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用作电工材料的碳化硅生产工艺，所述碳化硅的生产原料包括石英砂、碳素材料、木屑、非晶材料、水和工业硫酸，所述碳化硅的生产设备包括工业炉、混料机、鄂式破碎机、球磨机、锥形清洗罐和烘烤箱；

一种用作电工材料的碳化硅生产工艺包括以下生产步骤:

S1，碳化硅的配料取样

所述碳化硅主要是由石英砂、碳素材料和木屑制成，所述石英砂占48～59％，所述碳素材料占38～44％，所述木屑占1.6～2.2％；

S2，碳化硅配料配比操作

采用混料机进行混料，把取样的材料放入进混料机内部进行混料操作，控制水分为2～3％，混合后配料容量为1.4～1.6g/cm3混料时间控制在50～60分钟；

S3，装炉操作

装料顺序是在工业炉的炉底先铺上一层未反应料，然后添加新配料到一定高度，在其上面铺一层非晶材料，然后继续加配料至炉芯水平，炉芯放在配料制成的底盘上，中间略凸起以适应在炉役过程中出现的塌陷，炉芯上部铺放混好的配料，同时也放非晶材料或生产未反应料，炉子装好后形成中间高、两边低；

S4，冶炼操作

炉子装好后即可通电合成，以电流电压强度来控制反应过程，当反应炉炉温升到1500℃时，开始生成β-SiC，从2100℃开始转化成α-SiC，2400℃全部转化成α-SiC，合成时间为26～36小时；

S5，冷却操作

炉子冷却24小时后可以浇水冷却，出炉后对碳化硅晶块进行分层、分级拣选；

S6，碳化硅晶块破碎研磨操作

用鄂式破碎机对碳化硅晶块进行初级破碎，破碎后的碳化硅晶块内部再加入70％左右碳化硅重量的水，把碳化硅晶块和水的混合物放入进球磨机内进行搅拌研磨，研磨时间2～3小时；

S7，杂质去除操作

把研磨完成的研磨料放入锥形清洗罐中，加入10％重量比例的工业硫酸，第一个小时通蒸汽，以后每隔1个小时彻底搅拌一次，4小时以后通水水洗，水洗时每小时搅拌一次，共计水洗6～8小时；

S8，烘干操作

将清洗后的碳化硅放入烘烤箱中进行高温烘烤处理，烘烤温度控制在800～900℃之间，烘烤时间在45～55分钟后通风冷却；

S9，筛选操作

对冷却后的碳化硅进行分组筛选保存操作。

优选的，所述工业硫酸内部的硫酸的浓度不得低于95％。

优选的，所述石英砂为反应时碳化硅的主要来源，电工碳化硅生产对石英砂的要求如下:成份:SiO>98％，粒度:8～16目/吋时的均匀颗粒，为了保证配合料适当的透气性要求其中所含粉状物料尽可能少。

优选的，所述提供反应时所需碳原素，目前生产电工碳化硅使用的碳素材料主要为无烟煤，其要求如下：化学成份，水份<6％，挥发份<8％，灰份<12％。

优选的，所述具体使用的无烟煤的灰成份要求如下：

优选的，所述具体使用的无烟煤的粒度要求如下：