સિલિકોન કાર્બાઇડ સિન્ટરિંગનું અનાવરણ: રિએક્શન સિન્ટરિંગ શા માટે અલગ દેખાય છે?

સામગ્રી વિજ્ઞાનના વિશાળ ક્ષેત્રમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ ઉચ્ચ કઠિનતા, ઉચ્ચ શક્તિ, સારી થર્મલ સ્થિરતા અને રાસાયણિક સ્થિરતા જેવા ઉત્તમ ગુણધર્મોને કારણે ઘણા હાઇ-ટેક ક્ષેત્રોમાં "પ્રિય" બની ગયા છે. એરોસ્પેસથી સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન સુધી, નવા ઉર્જા વાહનોથી ઔદ્યોગિક મશીનરી સુધી, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ અનિવાર્ય ભૂમિકા ભજવે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સની તૈયારી પ્રક્રિયામાં, સિન્ટરિંગ પદ્ધતિ તેના ગુણધર્મો અને એપ્લિકેશન શ્રેણી નક્કી કરતી મુખ્ય પરિબળ છે. આજે, આપણે સિલિકોન કાર્બાઇડની સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયામાં ઊંડાણપૂર્વક જઈશું અને પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગના અનન્ય ફાયદાઓ શોધવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીશું.સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ.
સિલિકોન કાર્બાઇડ માટે સામાન્ય સિન્ટરિંગ પદ્ધતિઓ
સિલિકોન કાર્બાઇડ માટે વિવિધ સિન્ટરિંગ પદ્ધતિઓ છે, દરેકના પોતાના અનન્ય સિદ્ધાંતો અને લાક્ષણિકતાઓ છે.
1. હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ: આ સિન્ટરિંગ પદ્ધતિમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરને મોલ્ડમાં નાખવાનો સમાવેશ થાય છે, ગરમ કરતી વખતે ચોક્કસ દબાણ લાગુ કરીને, મોલ્ડિંગ અને સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાઓ એકસાથે પૂર્ણ કરી શકાય છે. હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને અને ટૂંકા ગાળામાં, બારીક અનાજના કદ અને સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો સાથે ગાઢ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ મેળવી શકે છે. જો કે, હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ સાધનો જટિલ છે, મોલ્ડ ખર્ચ વધારે છે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની આવશ્યકતાઓ કડક છે, અને ફક્ત સરળ આકારના ભાગો જ તૈયાર કરી શકાય છે, જેના પરિણામે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે, જે અમુક અંશે તેના મોટા પાયે ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.
2. વાતાવરણીય દબાણ સિન્ટરિંગ: વાતાવરણીય દબાણ સિન્ટરિંગ એ સિલિકોન કાર્બાઇડને વાતાવરણીય દબાણ અને નિષ્ક્રિય વાતાવરણની સ્થિતિમાં 2000-2150 ℃ સુધી ગરમ કરીને, યોગ્ય સિન્ટરિંગ સહાય ઉમેરીને ઘનતા સિન્ટરિંગની પ્રક્રિયા છે. તેને બે પ્રક્રિયાઓમાં વહેંચવામાં આવે છે: સોલિડ-સ્ટેટ સિન્ટરિંગ અને લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ. સોલિડ ફેઝ સિન્ટરિંગ સિલિકોન કાર્બાઇડની ઉચ્ચ ઘનતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જેમાં સ્ફટિકો વચ્ચે કાચનો તબક્કો નથી, અને ઉત્તમ ઉચ્ચ-તાપમાન યાંત્રિક ગુણધર્મો છે; લિક્વિડ ફેઝ સિન્ટરિંગમાં નીચું સિન્ટરિંગ તાપમાન, નાનું અનાજનું કદ અને સુધારેલ સામગ્રી બેન્ડિંગ શક્તિ અને ફ્રેક્ચર કઠિનતાના ફાયદા છે. વાતાવરણીય દબાણ સિન્ટરિંગમાં ઉત્પાદનના આકાર અને કદ, ઓછા ઉત્પાદન ખર્ચ અને ઉત્તમ વ્યાપક સામગ્રી ગુણધર્મો પર કોઈ નિયંત્રણો નથી, પરંતુ સિન્ટરિંગ તાપમાન ઊંચું છે અને ઊર્જા વપરાશ વધારે છે.
3. રિએક્શન સિન્ટરિંગ: રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સૌપ્રથમ 1950 ના દાયકામાં પી. પોપર દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રક્રિયામાં કાર્બન સ્ત્રોત અને સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરનું મિશ્રણ કરવામાં આવે છે, અને ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ, ડ્રાય પ્રેસિંગ અથવા કોલ્ડ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ જેવી પદ્ધતિઓ દ્વારા ગ્રીન બોડી તૈયાર કરવામાં આવે છે. પછી, બિલેટને વેક્યૂમ અથવા નિષ્ક્રિય વાતાવરણ હેઠળ 1500 ℃ થી ઉપર ગરમ કરવામાં આવે છે, જે સમયે ઘન સિલિકોન પ્રવાહી સિલિકોનમાં ઓગળે છે, જે કેશિલરી ક્રિયા દ્વારા છિદ્રો ધરાવતા બિલેટમાં ઘૂસી જાય છે. પ્રવાહી સિલિકોન અથવા સિલિકોન વરાળ ગ્રીન બોડીમાં C સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, અને ઇન-સીટુ જનરેટ થયેલ β – SiC ગ્રીન બોડીમાં મૂળ SiC કણો સાથે જોડાય છે જેથી રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રી બને છે.

રિએક્શન સિન્ટરિંગ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સના ફાયદા
અન્ય સિન્ટરિંગ પદ્ધતિઓની તુલનામાં, રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સના ઘણા નોંધપાત્ર ફાયદા છે:
1. ઓછું સિન્ટરિંગ તાપમાન અને નિયંત્રિત ખર્ચ: રિએક્શન સિન્ટરિંગ તાપમાન સામાન્ય રીતે વાતાવરણીય સિન્ટરિંગ તાપમાન કરતા ઓછું હોય છે, જે ઉર્જા વપરાશ અને સિન્ટરિંગ સાધનો માટે ઉચ્ચ તાપમાન કામગીરી આવશ્યકતાઓને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. નીચું સિન્ટરિંગ તાપમાન એટલે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન સાધનો માટે ઓછો જાળવણી ખર્ચ અને ઓછો ઉર્જા વપરાશ, અસરકારક રીતે ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડે છે. આનાથી રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં નોંધપાત્ર આર્થિક ફાયદા ધરાવે છે.
2. જટિલ રચનાઓ માટે યોગ્ય, ચોખ્ખા કદની રચના: પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, સામગ્રી ભાગ્યે જ વોલ્યુમ સંકોચનમાંથી પસાર થાય છે. આ લાક્ષણિકતા તેને મોટા કદના, જટિલ આકારના માળખાકીય ઘટકો તૈયાર કરવા માટે ખાસ કરીને યોગ્ય બનાવે છે. ભલે તે ચોકસાઇ યાંત્રિક ઘટકો હોય કે મોટા ઔદ્યોગિક સાધનોના ઘટકો, પ્રતિક્રિયા સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓને સચોટ રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે, અનુગામી પ્રક્રિયાના પગલાં ઘટાડી શકે છે, ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, અને પ્રક્રિયાને કારણે સામગ્રીના નુકસાન અને ખર્ચમાં વધારો પણ ઘટાડી શકે છે.
3. ઉચ્ચ સ્તરની સામગ્રી ઘનતા: પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓને વાજબી રીતે નિયંત્રિત કરીને, પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સનું ઉચ્ચ સ્તરનું ઘનતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. ઘન માળખું સામગ્રીને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો આપે છે, જેમ કે ઉચ્ચ બેન્ડિંગ શક્તિ અને સંકુચિત શક્તિ, જે તેને નોંધપાત્ર બાહ્ય દળો હેઠળ માળખાકીય અખંડિતતા જાળવવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. તે જ સમયે, ઘન માળખું સામગ્રીના વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકારને પણ વધારે છે, જે તેને કઠોર કાર્યકારી વાતાવરણમાં સ્થિર રીતે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે અને તેની સેવા જીવનને લંબાવે છે.
4. સારી રાસાયણિક સ્થિરતા: રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ મજબૂત એસિડ અને પીગળેલા ધાતુઓ સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર ધરાવે છે. રાસાયણિક અને ધાતુશાસ્ત્ર જેવા ઉદ્યોગોમાં, સાધનોને ઘણીવાર વિવિધ કાટ લાગતા માધ્યમોના સંપર્કમાં આવવાની જરૂર પડે છે. રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ આ માધ્યમોના ધોવાણનો અસરકારક રીતે પ્રતિકાર કરી શકે છે, સાધનોનું સામાન્ય સંચાલન સુનિશ્ચિત કરી શકે છે, જાળવણી અને રિપ્લેસમેન્ટ ખર્ચ ઘટાડી શકે છે અને ઉત્પાદન સાતત્ય અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે.
વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે લાગુ પડે છે
આ ફાયદાઓ સાથે, રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સનો ઉપયોગ ઘણા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે કરવામાં આવ્યો છે. ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠાના સાધનોના ક્ષેત્રમાં, તે ઉચ્ચ તાપમાન વાતાવરણનો સામનો કરી શકે છે અને ભઠ્ઠાના કાર્યક્ષમ સંચાલનને સુનિશ્ચિત કરી શકે છે; હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં, તેમની ઉત્તમ થર્મલ વાહકતા અને કાટ પ્રતિકાર તેમને એક આદર્શ સામગ્રી પસંદગી બનાવે છે; ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન નોઝલ જેવા પર્યાવરણીય સંરક્ષણ ઉપકરણોમાં, તે કાટ લાગતા માધ્યમોના ધોવાણનો પ્રતિકાર કરી શકે છે અને સાધનોના લાંબા ગાળાના સ્થિર સંચાલનને સુનિશ્ચિત કરી શકે છે. વધુમાં, રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ ફોટોવોલ્ટેઇક્સ અને એરોસ્પેસ જેવા ઉચ્ચ-અંતિમ ક્ષેત્રોમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.
રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ તેમના અનન્ય ફાયદાઓને કારણે સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક પરિવારમાં મહત્વપૂર્ણ સ્થાન ધરાવે છે. ટેકનોલોજીની સતત પ્રગતિ અને પ્રક્રિયાઓના સતત ઑપ્ટિમાઇઝેશન સાથે, એવું માનવામાં આવે છે કે રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ વધુ ક્ષેત્રોમાં તેમનું ઉત્તમ પ્રદર્શન દર્શાવશે, જે વિવિધ ઉદ્યોગોના વિકાસ માટે મજબૂત સામગ્રી સહાય પૂરી પાડશે.