Hier ist eine vereinfachte Übersicht über den Prozess:
Benötigte Materialien:
Kieselsäure (SiO2)- Sand oder Quarz.
Kohlenstoff (C)- meist in Form von Petrolkoks oder Kohle.
Ausrüstung:
Hochtemperatur-Elektroofen.
Phasen des Acheson-Prozesses:
Vorbereitung der Ladung:
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.
Heizung:
SiO2+3C→SiC+2CO.
Legen Sie einen starken Strom an die Elektroden im Ofen an. Die Temperatur im Ofen steigt auf etwa 1.600 bis 2.500 Grad (2.912 bis 4.532 Grad F).
Bei diesen Temperaturen kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der Kohlenstoff mit Silizium zu Siliziumkarbid reagiert, wobei Kohlenmonoxid als Nebenprodukt entsteht:
Kühlung und Sammlung:
Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, wird der Ofen abgekühlt. Dabei entsteht 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 hoher Temperatur und hohem Druck.
Anwendungen:
Siliziumkarbid wird aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und Temperaturschockbeständigkeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in Halbleitern, Schleifmitteln und als feuerfestes Material.