Odakle potiču ostaci na proizvodima od silicijum karbida
Silicijum karbid je hemijski robustan, što je upravo razlog zašto su ostaci na njegovoj površini toliko problematični. Materijal je otporan na većinu reagensa, tako da svaka strana faza koja ostane pričvršćena tokom proizvodnje ima tendenciju da ostane pričvršćena kroz drobljenje, oblikovanje i pečenje. U praksi se pojavljuju tri porodice ostataka:
Metalno željezo i željezni oksidiod materijala za drobljenje, opreme za mljevenje, paluba za sijanje i sistema za rukovanje.
Slobodni silicijum i površinski silicijumostavljeni od procesa redukcije ili formirani tokom upotrebe na visokim{0}}temperaturama, što mijenja hemiju površine zrna.
Fino prianjajuća prašina i stvrdnuto vezivood oblikovanja, obrade ili prethodnih koraka obrade.
Svaka porodica reaguje na drugačiji reagens, tako da jedna metoda čišćenja rijetko rješava svaki slučaj. Prvo identificiranje ostatka je najjeftiniji korak u cijelom programu.
Tretman kiselinom za metalne i gvožđe{0}}ostatke
Pranje kiselinom cilja na metalno gvožđe, gvožđe oksid i drugu kontaminaciju{0}}topivu u kiselinama. Hlorovodonična kiselina je uobičajeni radni konj jer lako otapa željezo i njegove okside, a ostavlja silicijum karbid u suštini netaknutim.
Praktični redosled je jednostavan:
Napunite silicijum karbid u posudu otpornu na koroziju-s razrijeđenom kiselinom, zadržavajući dovoljno tekućine da se potpuno navlaži i suspendira zrno.
Lagano zagrijte i promiješajte. Topla otopina prodire u pore i dolazi do onečišćenja koje propušta statično namakanje; jaka agitacija sprečava teška zrna od taloženja i štite ostatke.
Držite seriju sve dok ne prestanu razvijanje gasa i promena boje, što ukazuje da je rastvorljivo gvožđe uzeto.
Ocijedite istrošenu tečnost i isperite prije nego što se otopljeno željezo ponovo istaloži na zrno kako pH raste.
Tamo gdje se također mora riješiti površinski silicijum ili slobodni silicijum, umjesto toga se koristi mješavina kiselina koja sadrži fluor-. Ove mješavine napadaju silicij i silicijum, ali su agresivne na staklo, kožu i mnoge metale, pa im je potrebna posebna plastična ili obložena oprema, potpuna osobna zaštita i kontrolirano rukovanje otpadom.
Alkalni tretman za slobodni silicij i površinski silicij
Alkalni tretman pokriva ostatke koje kiselina ostavlja za sobom. Rastvor natrijum hidroksida reaguje sa slobodnim silicijumom i površinskim silicijumom, pretvarajući ih u rastvorljivi natrijum silikat koji se može isprati, a takođe pomaže u raspršivanju fine prašine koja se prianja.
Vodeni kaustik:blaža ruta. Vrući rastvor natrijum hidroksida oslobađa dispergovani silicijum i silicijum sa površine zrna i, uz mešanje, čisti otvorenu poroznost bez ozbiljnog napada na rasuti materijal.
Rastopiti ili-kaustika visoke koncentracije:mnogo jači napad koji se koristi kada se tanak sloj slobodnog silicijuma mora ukloniti sa površine. Reakcija je brza i izrazito egzotermna, tako da zahtijeva kontrolirano dodavanje, hlađenje i strogu zaštitu operatera.
Vrijeme kontakta:alkalni napad nije savršeno selektivan. Prošireni kontakt hrapavi površinu zrna i može generirati finoće, tako da bi krajnju tačku trebalo postaviti analizom, a ne fiksnim satom.
Kombinacija kiselih i alkalnih koraka i mehaničkih alternativa
Budući da se porodice ostataka hemijski razlikuju, uobičajen je slijed u dvije-stepene: prvo kiselinom za uklanjanje metalnog željeza, ispiranje između, zatim lužnat za uklanjanje slobodnog silicijuma i silicijum dioksida, nakon čega slijedi završno neutralizirajuće ispiranje. Izvođenje faza uzastopno bez srednjeg ispiranja jednostavno povećava potrošnju reagensa i može ponovo istaložiti otopljeno željezo.
Tamo gdje je kontaminacija uglavnom mehanička, fizičke metode su jeftinije i prvo ih treba isprobati:
Ultrazvučno čišćenje u vodi ili blagim reagensima, efikasno za prašinu koja se zadržava u pukotinama i slijepim rupama.
Trljanje ili trljanje sa zrnom uza sebe kako bi se razbili slabo vezani površinski slojevi.
Gravitacijsko, magnetsko ili flotacijsko odvajanje na struji praha za uklanjanje gustih metalnih čestica prije bilo kojeg kemijskog koraka.
Kontrolirana termička obrada za sagorijevanje organskog veziva ili ostataka koji sadrže ugljik, uz napomenu da zagrijavanje na zraku može oksidirati samu površinu silicijum karbida.
Ispiranje, neutralizacija i sušenje
Većina neuspjeha u čišćenju događa se nakon hemije, a ne tokom nje. Rastvorljive soli zaostale u strukturi pora kristaliziraju se sušenjem i ponovo se pojavljuju kao ostatak, a zaostala kiselina ili alkalija reaguje sa zrnom tokom vremena.
Ispiranje brojača-trenutno, koristeći svježu vodu na posljednjoj fazi, tako da svako ispiranje smanjuje količinu otopljene soli umjesto da je pomjera.
Neutralizirajte -oprane šarže sa blagim alkalnim pranjem i alkalno{1}} isprane sa blagim kiselinom, a zatim ponovo isperite do neutralnog.
Nadgledajte vodu za ispiranje umjesto da nagađate: pH blizu neutralnog i niska provodljivost na izlaznoj vodi su praktični kriteriji krajnje točke.
Odmah osušite u čistoj, filtriranoj pećnici. Sporo sušenje na zraku u prašnjavoj radionici poništava dio napora čišćenja.
Pregled i verifikacija procesa
| Stage | Tipičan medij | Svrha | Ključna mjera opreza |
|---|---|---|---|
| Pre{0}}skrining | Voda, ultrazvuk ili habanje | Uklonite prašinu i slabo vezane slojeve | Nemojte ponovo koristiti prljavu vodu u različitim serijama |
| Kiselo pranje | Rastvor hlorovodonične kiseline | Otopiti metalno željezo i željezni oksid | Odmah isperite kako biste izbjegli ponovno taloženje željeza |
| Alkalno pranje | Rastvor natrijum hidroksida | Uklonite slobodni silicijum i površinski silicijum | Ograničite vrijeme kontakta kako biste kontrolirali hrapavost površine |
| Neutralizirajuće ispiranje | Svježa voda, kontra{0}}struja | Uklonite rastvorljive soli i zaostali reagens | Provjerite pH i izlaznu provodljivost |
| Sušenje | Očistite filtriranu pećnicu | Sprečiti kristalizaciju soli na zrnu | Izbjegavajte prašnjav ili kontaminirani zrak koji suši |
| Verifikacija | Analiza i vizuelna provjera | Potvrdite da serija ispunjava specifikacije | Čuvajte zadržani uzorak po seriji |
Verifikacija bi trebala kombinovati kvantitativnu provjeru s jednostavnom vizualnom. Gubitak mase kroz sekvencu čišćenja pokazuje koliko je materijala uklonjeno; hemijska analiza gvožđa, slobodnog silicijuma i silicijum dioksida potvrđuje koja je to frakcija; a provjera pH i provodljivosti vode za ispiranje potvrđuje da ništa nije otopljeno. Površinski izgled pod malim povećanjem otkriva slučaj u kojem ostaci ostaju fizički zarobljeni u poroznom zrnu iako analiza obima izgleda prihvatljivo.
Često postavljana pitanja
P: Koji tretman efikasnije uklanja ostatke silicijum karbida, kiselinu ili lužinu?
Oni uklanjaju različite ostatke. Tretman kiselinom otapa metalno željezo i željezni oksid, dok alkalni tretman uklanja slobodni silicijum i površinski silicijum. Identifikacija ostataka bi trebala odlučiti o ruti, au mnogim slučajevima je potreban niz u dvije-stepene.
P: Zašto se materijal ponovo zaprlja nakon čišćenja?
Obično zato što su rastvorljive soli ostale u porama i kristalisale tokom sušenja, ili zato što je zaostali reagens reagovao sa površinom zrna. Detaljnije ispiranje, neutralizacija i brzo čisto sušenje sprečavaju ovo.
P: Može li alkalni tretman oštetiti zrno silicijum karbida?
Produženi ili previše vrući kontakt sa koncentriranom alkalijom napada površinu kao i ostatke, hrapavi zrno i stvarajući finoće. Vrijeme kontakta i temperaturu treba podesiti tako da se ostatak ukloni bez mjerljivog gubitka zvučnog zrna.
P: Da li je hemijsko čišćenje uvek neophodno?
Ne. Tamo gde je kontaminacija rastresita prašina ili slabo vezana materija, ultrazvučne metode, metode habanja ili odvajanja su jednostavnije i jeftinije, i ne ostavljaju istrošeni reagens za rukovanje.
P: Kako se potvrđuje čistoća serije?
Kombinacijom gubitka mase kroz proces, analize željeza, slobodnog silicijuma i silicijum dioksida, pH vode za ispiranje i provodljivosti, te vizualne provjere površine osušenog proizvoda.
P: Koji je glavni sigurnosni rizik u ovim procesima?
Korozivni reagensi, mješavine{0}}koje sadrže fluor i vruće kaustične otopine. Podstavljena ili plastična oprema, potpuna zaštitna odjeća i kontrolirani tretman istrošenog alkohola su neophodni za svaku seriju.
