CN108840338A

CN108840338A - 一种制备含碳化硅体的方法

Info

Publication number: CN108840338A
Application number: CN201810950358.9A
Authority: CN
Inventors: 孙月静
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2018-11-20

Abstract

一种制备含碳化硅体的方法，该方法包括：a)提供具有硅源和碳源的混合物，其中硅源和碳源一起存在于固体颗粒材料的颗粒中；b)将在工艺步骤a)中提供的混合物层置于载体上，其中混合物层具有预定厚度；c)局部限制处理在工艺步骤b)中处理的混合物，温度范围为约1800℃‑2500℃。根据预定的空间图案，其中基于待生产的身体的空间配置来选择预定的空间图案。

Description

一种制备含碳化硅体的方法

技术领域

本发明涉及碳化硅生产技术领域，特别涉及一种制备含碳化硅体的方法。

背景技术

诸如部件或其部件的主体经常受到高热，机械或化学影响。因此，这种物体应由稳定可靠的材料制成。在这种情况下，这种主体可以具有易于制造的形状，或者可以具有对主体制造提出高要求的尺寸或几何形状。允许结合身体的上述特性的制造方法通常难以实施或成本高。

在生产含碳化硅-机构的改进。特别是，即使是小而复杂的尺寸或几何形状，在制造过程的容易性和成本效率方面还有进一步改进的潜力。

发明内容

本发明通过一种用于制造含碳化硅的主体的方法来实现，的目的是提供一种解决方案，通过该解决方案，可以以简单且成本有效的方式生产甚至具有小尺寸和复杂几何形状的含碳化硅的主体。

为实现上述目的，本发明提供一种用于制造含碳化硅的体的方法，包括以下步骤：

a)提供具有硅源和碳源的混合物，其中硅源和碳源一起存在于粒子中固体颗粒材料；b)将工艺步骤a)中提供的混合物层设置在载体上，其中混合物层具有预定厚度；c)在工艺步骤b)中处理的混合物的局部限制处理，温度范围1800℃-2500℃；根据预定的空间图案，其中基于待生产的身体的空间配置来选择预定的空间图案。

通过前述方法，可以特别容易地制造具有良好稳定性的碳化硅体，其中即使是小尺寸和复杂的几何形状也可以容易地成形。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的优选实施例一种用于制造含碳化硅的体的方法，包括以下步骤：

a)提供具有硅源和碳源的混合物，其中硅源和碳源一起存在于粒子中固体颗粒材料；b)将工艺步骤a)中提供的混合物层设置在载体上，其中混合物层具有预定厚度；c)在工艺步骤b)中处理的混合物的局部限制处理，温度范围为1800℃-2500℃；根据预定的空间图案，其中基于待生产的身体的空间配置来选择预定的空间图案。

详细地，该方法包括根据方法步骤a)最初提供硅源和碳源的混合物，其中硅源和碳源一起以固体粒状材料的颗粒存在。

因此，特别优选的是，固体颗粒材料的每个颗粒包括碳源和硅源。硅源和碳源用于通过碳源与硅源在另一过程中的反应来生产碳化硅。

应有利地选择硅源和碳源，使得它们能够通过上述方法在下述条件下，特别是在接下来的温度，大约在大气压(1巴)下形成碳化硅。。

特别地，固体中的硅源可以是纯硅或二氧化硅，并且固体中的碳源可以是纯碳，其中固体颗粒可以例如通过溶胶-凝胶工艺形成，如下文详细描述的。例如，固体颗粒可以由硅，碳和任选的一种掺杂剂或更多种掺杂剂组成，如下面详细描述的，或者可以构成至少大部分，例如在≥90wt％的范围内。

根据方法步骤b)，该方法还包括将一层混合物置于载体上，其中混合物以预定厚度存在。因此，根据该工艺步骤，将工艺步骤a)中提供的混合物置于载体或基底上，该载体或基底用作载体，在工艺步骤c)中对混合物进行温度处理，如下面详细描述的。

原则上可以自由选择载体的构型，只要它能够承受下述反应条件即可。应根据待制造的主体或其比例有利地选择载体的尺寸，特别是其支撑表面的尺寸。例如，载体可以配置为板状或者可以具有板状支撑表面。为了在下列反应条件下保持稳定并且不对要形成的产品产生不利影响，载体，例如至少其载体表面，即与混合物接触的表面，可以特别有利地由碳化硅或由碳化硅构成。不同的陶瓷材料。例如，载体可包括碳化硅片。在此配置中，生产的碳化硅结构粘附在载体上可能是有利的，因为以这种方式可以简化进一步的制造过程，例如从生产的体中分离未反应的混合物。另外，以这种方式可以确保当施加后续的混合物层时，处理过的层保持在适当的位置。这可以是例如有利的，因为基本上可以通过使用擦拭机构来施加新的混合物层。以这种方式，可以确保当施加后续的混合物层时，处理过的层保持在适当的位置。这可以是例如有利的，因为基本上可以通过使用擦拭机构来施加新的混合物层。以这种方式，可以确保当施加后续的混合物层时，处理过的层保持在适当的位置。

混合物的涂覆层的厚度也可以基本上自由选择。特别地，可以根据混合物的粒度和待生产的主体的尺寸或几何形状来选择层厚度，这将在下面详细说明。

根据方法步骤c)，该方法还包括在工艺步骤b)中设置的混合物的局部限制处理，温度范围为1800℃-2500℃.根据预定的空间图案，其中基于待生产的身体的空间配置来选择预定的空间图案。

因此，在该工艺步骤中，进行混合物的空间选择性温度处理，以从混合物中产生碳化硅。为此目的，混合物的处理在1800℃-2500℃的温度范围内进行。这样的温度已经可以可靠地确保碳源和硅源反应形成碳化硅。

特别是因为混合物被设计成使得颗粒包括硅源和碳源，这种低温已经足以实现所需的碳化硅生产。在这种情况下，特别是通过混合物的构造，能够实现由于例如在硅的原子水平和气相的固体颗粒材料中的碳的紧密混合物，其在颗粒周围产生。通过温度处理的混合物，可以存在Si2C和SiC2，从而更容易生产碳化硅。因此，可以直接存在硅-碳气体，其中以本领域技术人员显而易见的方式，也可以存在其他气体组分。从而，由于所需温度相对较低，该方法可以容易且经济地进行。通过温度处理，由此产生混合物或碳源和硅源转化为碳化硅。

在这种情况下，特别是通过所使用的温度，可以防止如现有技术中已知的那样在高温下进行升华过程。这使得能够更容易地控制过程并且通过升华进一步防止材料损失。

在这里描述的方法中，进一步提供的是，温度处理在局部受到限制，特别是根据预定的空间图案，其中基于待生产的主体的空间配置来选择所述预定图案。换句话说，可以进行温度处理，使得温度处理的位置对应于待生产的物体的空间图案；

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种制备含碳化硅体的方法，该方法包括：a)提供具有硅源和碳源的混合物，其中硅源和碳源一起存在于固体颗粒材料的颗粒中；b)将在工艺步骤a)中提供的混合物层置于载体上，其中混合物层具有预定厚度；c)局部限制处理在工艺步骤b)中处理的混合物，温度范围为约1800℃-2500℃，根据预定的空间图案，其中基于待生产的身体的空间配置来选择预定的空间图案。

2.根据权利要求1的方法，其中通过使用激光进行工艺步骤c)。

3.根据权利要求1的方法，其中连续地重复进行方法步骤b)和c)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在两个连续的工艺步骤之间c)所述载体和用于处理所述混合物的热源之间的距离，所述热源的温度范围为约1800℃-2500℃；

5.根据权利要求1所述的方法，其中在工艺步骤b)之前，将用于将待制造的含碳化硅的主体与载体至少部分地分离的分离层施加到载体上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中作为分离层，将所述混合物层施加到所述载体上，其中所述分离层在约1800℃的温度范围内局部处理。

7.根据权利要求8所述的方法，其中至少工艺步骤c)部分地在保护气体下并且部分地在包含气态掺杂剂的气体下进行，或者至少工艺步骤c)部分地在包含第一气体的气体下进行。气态掺杂剂和部分在包含第二气态掺杂剂的气体下。

8.根据权利要求1的方法，其中在工艺步骤a)中提供的混合物至少部分地包括硅源，碳源和掺杂剂，其中硅源和碳源以及掺杂剂一起存在于颗粒中。固体颗粒状物质。

9.如权利要求10所述的方法，其中，在工艺步骤a)中提供的混合物被部分地配置，使得硅源和碳源一起以固体颗粒材料的颗粒存在，并且颗粒不包含掺杂剂，并且进一步部分地配置混合物，使得硅源和碳源与掺杂剂一起存在于固体颗粒材料的颗粒中，或者混合物被部分地配置成使得硅源和碳源与第一掺杂剂一起存在于固体颗粒材料的颗粒和混合物进一步部分地构造成使得硅源和碳源与固体颗粒材料的颗粒中的第二掺杂剂一起存在。

10.根据权利要求1的方法，其中通过使用溶胶-凝胶方法提供方法步骤a)中提供的混合物。其中所述溶胶-凝胶工艺包括至少以下工艺步骤：d)提供包含硅前体，碳前体和任选的掺杂剂的前体混合物，其中所述前体混合物存在于溶剂中；e)在高温下处理前体混合物，同时干燥前体混合物；f)任选地将干燥的前体混合物加热至约800℃至约800℃的温度。