Bubuk Silikon Karbida Hitam: Nilai Pasir, Sifat, dan Penggergajian Kawat

Apa Itu Silikon Karbida Hitam dan Cara Pembuatannya

Silikon karbida hitam adalah mineral abrasif sintetik yang dihasilkan dengan melebur pasir kuarsa, kokas minyak bumi, dan silika dalam tungku tahan listrik. Tungku mencapai suhu yang cukup tinggi untuk membentuk kristal silikon karbida alfa, yang kemudian dihancurkan, digiling, dimurnikan, dan dinilai. Warna hitam berasal dari sisa karbon dan besi bebas di dalam kristal, dan ini membedakan material dari material yang lebih hijau, dengan tingkat kemurnian lebih tinggi yang digunakan untuk penggilingan presisi.

Bentuk bubuk dibuat dengan menggiling ingot mentah dan mengklasifikasikan butiran yang dihasilkan ke dalam ukuran partikel yang dikontrol secara ketat. Serbuk abrasif merupakan produk bermutu mikron-: klasifikasi mutu sangat ketat, dan partikel berukuran besar tidak boleh muncul, karena butiran kasar dapat menggores wafer semikonduktor atau menggores permukaan akhir.

Klasifikasi Nilai dan Grit

Bubuk abrasif silikon karbida diklasifikasikan berdasarkan sistem ukuran butiran yang diketahui, bukan berdasarkan kimia saja. Makrogrit dan mikrogrit ditetapkan dalam seri F untuk bahan abrasif terikat dan seri P untuk bahan abrasif berlapis, dan standar nasional mencerminkan rentang ukuran yang sama.

Sistem	Jangkauan	Standar referensi	Penggunaan khas
makrogrit seri F	F4 hingga F220	ISO 8486-1, GB/T 2481.1	Roda berikat, peledakan, butiran tahan api
mikrogrit seri F	F230 hingga F1200	ISO 8486-2	Finishing halus, lapping, pemolesan
seri P	P12 hingga P2500	ISO 6344	Bahan abrasif, kertas, dan ikat pinggang yang dilapisi
Bubuk mikron	Sub-mikron hingga puluhan mikrometer	Difraksi laser dikendalikan	Bubur penggergajian kawat, pemukulan presisi

Distribusi ukuran partikel diverifikasi dengan pengayakan untuk makrogrit dan dengan difraksi laser untuk mikrogrit, dan ukuran partikel rata-rata, atau D50, dilaporkan untuk setiap batch. Bentuk partikel juga penting: butiran berbentuk kotak dan berbentuk ekuaks dipotong lebih seragam dibandingkan butiran memanjang, dan konsistensi bentuklah yang menjaga efisiensi pemotongan dan kualitas permukaan tetap stabil dari satu pengiriman ke pengiriman berikutnya.

Sifat Kimia dan Fisika yang Khas

Milik	Nilai khas
Kandungan silikon karbida	minimal 98,0 persen
Karbon bebas	maksimal 0,30 persen
Oksida besi	maksimal 0,60 persen
Struktur kristal	Silikon karbida alfa heksagonal
kekerasan Mohs	9.5
Kekerasan tombol	Sekitar 2500 kilogram per milimeter persegi
Berat jenis	3,1 hingga 3,2 g/cm3
Kepadatan massal	Sekitar 1,2 hingga 1,6 g/cm3 tergantung ukuran butiran
Stabilitas termal	Mempertahankan kekerasan pada suhu tinggi, terdisosiasi di atas sekitar 2700 derajat Celcius

Kandungan silikon dalam butiran menentukan kekerasan produk, dan kandungan besi dijaga tetap rendah karena besi dihilangkan melalui pemisahan magnetik dan, untuk kualitas terbaik, melalui pencucian asam. Bubuk dikirim dalam keadaan kering dan mengalir bebas, dikemas dalam kantong-penghalang kelembapan, dan disegel untuk menjaga distribusi ukuran yang dirahasiakan.

Penggergajian Kawat Silikon dan Semikonduktor Senyawa

Salah satu kegunaan terbesar bubuk silikon karbida hitam halus adalah untuk mengiris bahan semikonduktor yang rapuh. Gergaji kawat berbahan dasar bubur membawa bahan abrasif ke dalam potongan, tempat butiran melakukan pekerjaan pemotongan dan kawat hanya mengangkutnya. Proses ini diterapkan pada silikon monokristalin berukuran 3 inci hingga 12 inci, polisilikon, kristal kuarsa, dan bahan semikonduktor majemuk seperti galium arsenida.

Efisiensi pemotongan- butiran yang lebih keras dan bergradasi baik menghilangkan material lebih cepat sekaligus menjaga keausan kawat dalam batasnya.

Kualitas permukaan- distribusi ukuran partikel yang sempit mengurangi kerusakan bawah permukaan, yang penting untuk wafer yang dipoles setelahnya.

Kontrol garitan- ukuran dan bentuk butiran yang konsisten menjaga lebar garitan tetap stabil, melindungi hasil kristal tunggal yang mahal.

Stabilitas bubur- bahan kimia permukaan yang terkontrol menjaga bahan abrasif tetap tersuspensi dan menghindari pengendapan di tangki lumpur.

Nilai bubuk yang sama digunakan untuk pemukulan kuarsa, keramik, dan safir, serta penggilingan paduan keras di mana perkakas berlian tidak ekonomis.

Aplikasi Abrasive, Refraktori dan Metalurgi

Bahan abrasif yang diikat dan dilapisi- roda gerinda, ruas, ikat pinggang, kertas dan cakram untuk besi tuang, logam non-besi, batu, kaca, dan keramik.

Peledakan dan persiapan permukaan- media peledakan kasar untuk membersihkan kerak dan mengetsa.

Refraktori- furnitur tempat pembakaran, saggers, cawan lebur, dan-lapisan tahan aus yang harus tahan terhadap guncangan termal.

Metalurgi- bahan deoksidasi dan penambahan paduan dalam pembuatan besi dan baja, sering kali disuplai sebagai briket.

Keramik dan komposit- material mobil tanur, filter keramik, dan penguat untuk-komponen komposit tahan aus.

Elektronik dan fotovoltaik- tugas mengiris dan menjilat wafer yang dijelaskan di atas.

Pemesanan dan Kontrol Kualitas

Suatu pesanan memerlukan empat informasi agar dapat diberi harga dengan benar: penunjukan grit atau mikron, kuantitas, penggunaan akhir, dan ukuran partikel maksimum yang diperlukan. Dari situ, pemasok menetapkan kadar, memilih rute klasifikasi, dan mengonfirmasi batch dengan difraksi laser atau analisis saringan. Pengendalian rutin meliputi pengujian kimia untuk silikon karbida, karbon bebas dan oksida besi, pemisahan magnetik untuk menghilangkan kontaminasi logam, pengendalian kelembaban sebelum pengepakan dan sampel retensi setiap batch. Pengepakan standarnya adalah tas penghalang kelembaban-seberat 25 kilogram di dalam tas curah seberat satu ton atau di atas palet, yang menjaga kualitas terbaik tetap kering dan utuh melalui angkutan laut yang panjang.

Silikon karbida hitam adalah bahan yang ekonomis dari keluarga silikon karbida: kemurniannya lebih rendah dibandingkan kelas hijau namun lebih keras, dan oleh karena itu lebih disukai di mana pun ujung tombak yang tahan lama dan keluaran volume tinggi lebih penting daripada hasil akhir terbaik.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Apa perbedaan antara silikon karbida hitam dan hijau?
Silikon karbida hitam memiliki kandungan silikon karbida yang lebih rendah, biasanya 98 persen atau lebih, dan lebih keras serta tidak terlalu gembur, sedangkan silikon karbida hijau memiliki kemurnian lebih tinggi, butiran lebih rapuh, disukai untuk penggilingan bahan keras yang presisi.

Q: Bagaimana ukuran gritnya dijamin?
Setiap batch diklasifikasikan ke kisaran ukuran standar, kemudian diverifikasi dengan analisis saringan untuk makrogrit atau difraksi laser untuk mikrogrit, dengan ukuran partikel rata-rata dilaporkan pada catatan inspeksi.

T: Mengapa bentuk partikel lebih penting daripada ukurannya saja?
Butiran kotak dipotong secara merata dan memiliki garitan yang dapat diprediksi, sedangkan butiran memanjang atau bersisik menyebabkan pemotongan tidak merata, keausan kawat lebih tinggi, dan hasil akhir permukaan lebih buruk.

T: Apakah silikon karbida hitam cocok untuk pengirisan wafer surya?
Ya. Nilai halus digunakan dalam penggergajian kawat bubur silikon monokristalin dan polikristalin serta kristal semikonduktor kuarsa dan senyawa.

T: Batasan besi dan karbon bebas apa yang khas?
Bahan tingkat abrasif biasanya dilengkapi dengan karbon bebas pada maksimum 0,30 persen dan oksida besi pada maksimum 0,60 persen, dengan pemisahan magnetik dan pencucian asam digunakan untuk mencapai tingkat tersebut.

T: Bagaimana bubuk tersebut dikemas untuk ekspor?
Bubuk tersebut dikeringkan, disegel dalam kantong-penghalang kelembapan, dan dikemas dalam unit seberat 25 kilogram di atas palet atau dalam kantong curah berukuran satu ton sehingga kisaran ukuran yang diklasifikasikan tetap utuh.