Hier ist eine vereinfachte Übersicht über den Prozess:
Benötigte Materialien:
Kieselsäure (SiO2)- Sand oder Quarz.
Kohlenstoff (C)- normalerweise in Form von Petrolkoks oder Kohle.
Ausrüstung:
Hochtemperatur-Elektroofen.
Phasen des Acheson-Prozesses:
Chargenvorbereitung:
Mischen Sie Kieselsäure und Kohlenstoff in einem geeigneten Verhältnis (normalerweise etwa 1 Gewichtsteil Kieselsäure zu 2,5 Gewichtsteilen Kohlenstoff).
Beladen des Ofens:
Geben Sie die Mischung in den Ofen. Der Ofen ist normalerweise eine große zylindrische Struktur, die hohe Temperaturen erreichen kann.
Hitze:
SiO2+3C→SiC+2CO
Legen Sie einen starken Strom an die Elektroden im Ofen an. Die Temperatur im Ofen steigt auf etwa 1 600 - 2 500 Grad (2 912 - 4 532 Grad F).
Bei diesen Temperaturen kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der Kohlenstoff mit Silizium unter Bildung von Siliziumkarbid und Kohlenmonoxid als Nebenprodukt reagiert:
Kühlung und Sammlung:
Nach Abschluss der Reaktion kühlt der Ofen ab. Das Ergebnis ist eine Mischung aus Siliziumkarbid und nicht umgesetztem Kohlenstoff.
Anschließend kann das Siliziumkarbid mit physikalischen Methoden abgetrennt und je nach gewünschter Reinheit und Partikelgröße weiterverarbeitet oder veredelt werden.
Alternative Methoden:
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD):Eine Methode, die hauptsächlich zur Herstellung dünner Siliziumkarbidfilme durch Reaktion von Silan (SiH₄) mit einer Kohlenstoffquelle bei hohen Temperaturen verwendet wird.
Sintern:Pressen von Silizium- und Kohlenstoffpulvern in eine Form und anschließendes Erhitzen, um festes Siliziumkarbid herzustellen.
Reaktives Sintern:Diese Methode nutzt die Reaktion zwischen Silizium und Kohlenstoff bei hohen Temperaturen und hohem Druck.
Anwendungen:
Siliziumkarbid wird aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und Temperaturschockbeständigkeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in Halbleiterbauelementen, Schleifmitteln und als feuerfestes Material.