สีและคุณสมบัติของซิลิคอนคาร์ไบด์

สีและคุณสมบัติของซิลิคอนคาร์ไบด์ซิลิคอนคาร์ไบด์บริสุทธิ์เป็นคริสตัลไม่มีสีและโปร่งใส ซิลิคอนคาร์ไบด์อุตสาหกรรมมีสีหมอก สีเหลืองอ่อน สีเขียวอ่อน สีเขียวเข้ม สีฟ้าอ่อน สีน้ำเงินเข้ม และสีดำ ระดับความโปร่งใสจะลดลงตามลำดับ ซิลิคอนคาร์ไบด์โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ (รหัส C ที่ใช้กันทั่วไปในประเทศจีน) และซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว (รหัส GC) สองประเภท โดยตั้งแต่สีหมอกไปจนถึง SiC สีเขียวเข้ม จัดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว สีน้ำเงินเข้มถึงสีดำจัดอยู่ในประเภทซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ สาเหตุของสีของซิลิคอนคาร์ไบด์ยังไม่เป็นที่เข้าใจแน่ชัด เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของสิ่งสกปรกต่างๆ เมื่อคาร์บอนละลายในคริสตัลมากขึ้น คริสตัล SiC จะเป็นสีดำ อะลูมิเนียมมีอิทธิพลอย่างมากต่อสีของ SiC ซึ่งสามารถทำให้คริสตัลเป็นสีน้ำตาล-ดำหรือสีดำได้ โบรอนสามารถทำให้คริสตัล SiC เป็นสีดำได้ การมีอยู่ของเหล็กไม่ส่งผลต่อการก่อตัวของซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว ออกไซด์ของแรร์เอิร์ธออกไซด์บางชนิด (เช่น Ce2O3 เป็นต้น) อาจเป็นสีเขียวหรือสีเขียวเข้มในผลึก SiC นอกจากนี้ การกระจายตัวของอะตอมไนโตรเจนในผลึก SiC สามารถทำให้ผลึกเปลี่ยนเป็นสีเขียวได้ ยิ่งความเข้มข้นของอะตอมไนโตรเจนสูงเท่าไร สีของผลึก SiC ก็จะยิ่งเข้มขึ้นเท่านั้น สีและคุณสมบัติของ sicมีความสัมพันธ์ทางสถิติบางอย่างระหว่างสีของซิลิคอนคาร์ไบด์และประเภทของการตกผลึก ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวนั้นเป็นประเภท 6H โดยพื้นฐานแล้วบางชนิดมี 5% ~ 10% ของประเภท 15R; ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำส่วนใหญ่เป็นประเภท 6H แต่มีประเภท 15R และ 4H มากกว่า (ดูตาราง 2-3-1) สีและคุณสมบัติของซิลิกอนคาร์ไบด์

จากองค์ประกอบทางเคมี จะเห็นได้ว่าซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำมี Si, C อิสระ (คล้ายกราไฟท์), Fe203, MgO, Al203 และสิ่งสกปรกอื่นๆ มักจะสูงกว่าซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว (ดูตาราง 2-3-2) แต่นี่ไม่ดี ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำในปริมาณ SiC สูงกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวก็เป็นเรื่องปกติ ซิลิกอนคาร์ไบด์โปร่งใสไม่มีสีไม่จำเป็นต้องมี SiC สูง และมักจะมี SiO2 มากกว่า สีและลักษณะของซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำและสีเขียวมีคุณสมบัติทางกลแตกต่างกันเล็กน้อย เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเมื่อเทียบกับทั้งสอง ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวจะมีความแข็งและเปราะมากกว่า และซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจะแข็งกว่าและอ่อนกว่าเล็กน้อย มีกลุ่มข้อมูลเปรียบเทียบ: ความแข็งระดับไมโคร SiC Vickers สีเขียว 32000~34000MPa, ดัชนีความเปราะบางระดับไมโคร 7.5~9; SiC สีดำคือ 31000~328000 MPa และ 6.2~8.0 SiC สีเขียวแตกต่างจากลักษณะกระบวนการผลิต SiC สีดำคือ: 1 การใช้วัตถุดิบที่บริสุทธิ์กว่า; ② เติมเกลือลงในส่วนผสม วัสดุทนไฟของซิลิคอนคาร์ไบด์โดยทั่วไปจะใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำเป็นวัตถุดิบ หนึ่งคือความเหนียวสูงและอีกอันมีราคาถูกกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวในราคา ผงละเอียดซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวและสีดำส่วนใหญ่จะถูกระบุโดยการวิเคราะห์ทางเคมี ซึ่งเป็น SiO2 เดิม, Fe203, เนื้อหาต่ำอย่างหลังสูง สีและคุณสมบัติของซิลิกอนคาร์ไบด์