碳化硅烧结与真空烧结炉的行业基础科普
碳化硅陶瓷凭借高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀、热稳定性好等优良性能,被广泛应用在特种陶瓷、半导体、航空航天、新能源汽车等多个领域,而碳化硅制品的性能,直接取决于烧结工序的质量。作为碳化硅烧结环节的核心设备,真空烧结炉的性能直接决定了最终成品的纯度、致密度和性能稳定性。
真空烧结炉是在真空环境中,对物料进行高温烧结处理的工业设备,通过将原料加热到预设温度,促进原料完成物理变化和化学反应,得到符合要求的成品。针对碳化硅制品生产,目前常见的加热方式分为两种:阻性加热和感应加热,不同加热方式适配不同的产能需求和工艺要求。
其中阻性加热真空烧结炉,依靠石墨发热体通电产生热量进行加热,具备加热均匀、温度控制精度高、设备维护简便等特点,适配多数中小批量碳化硅制品的烧结需求,成为不少碳化硅生产企业的优先选择。
碳化硅真空烧结炉行业的市场发展走向
随着新能源产业的快速发展,碳化硅作为第三代半导体的核心材料,同时也是新能源汽车碳化硅陶瓷部件、电池负极材料、碳陶刹车盘的关键原材料,市场需求持续上涨,带动上游烧结设备市场迎来新的变化。
目前行业整体发展主要呈现三个方向:
自动化、智能化程度不断提升:传统人工管控的设备,已经难以适配规模化生产对工艺稳定性的要求,越来越多企业开始选择能够实现全程自动监控、远程管控的烧结设备,降低人工成本的同时,提升成品率。
设备要求更贴合细分行业需求:不同行业对碳化硅制品的性能要求不同,对应烧结工艺也存在差异,通用型设备逐渐难以满足精细化生产需求,定制化、非标化设备的需求占比不断提升。
对设备安全性和耐用性要求提高:碳化硅烧结通常需要达到2000℃以上的高温,生产过程涉及真空、保护气体等环节,生产企业对设备的安全配置、材料质量要求越来越高,低质量设备逐渐被市场淘汰。
客户选购真空烧结炉的常见踩坑要点与避坑知识
很多生产企业在选购碳化硅真空烧结炉时,很容易因为对设备不够了解踩坑,最终影响生产进度,增加运营成本。这里整理了几个常见的踩坑点,以及对应的避坑知识:
只关注报价,忽略核心材料质量
不少客户选购设备时,会优先对比设备报价,选择报价更低的产品,却忽略了炉体、保温材料、电器元件的质量。很多低价设备会用普通不锈钢替代304不锈钢,用低纯度石墨毡替代高纯度石墨毡,短期内可能看不出问题,使用一段时间后,就会出现炉体腐蚀密封失效、保温效果下降、升温速度变慢等问题,不仅增加能耗,还会缩短设备整体使用寿命,后续维护成本远高于初期采购省下的费用。
避坑知识:采购时一定要问清核心部件的材质,确认炉体材质、保温材料品牌纯度、电器元件品牌,不要只看总价盲目下单。
忽略安全配置,埋下生产隐患
高温真空烧结属于风险较高的生产工序,如果设备缺少必要的安全保护配置,很容易引发安全事故。很多小厂家生产的设备,会省去自动防爆阀、水流监控装置、过流过压保护等配置,压缩生产成本,却把留给了生产企业。
避坑知识:采购时必须确认安全配置,正规设备必须配备自动防爆阀、水流流量开关、过流过压保护装置,这些配置是生产安全的基础,不能删减。
不匹配自身工艺,盲目选型
不同的碳化硅制品,需要的烧结工艺不同,比如SiC陶瓷需要反应烧结、无压烧结等不同工艺,不同工艺对炉体容积、最高温度、控温精度的要求都不一样,如果盲目选择通用型设备,很容易出现生产出来的成品达不到性能要求的问题。
避坑知识:选型前先明确自身生产的产品类型、工艺要求、产能规模,找有对应行业经验的设备生产厂家,匹配对应参数的设备。
忽略售后服务,出问题无人解决
烧结炉属于大型工业设备,使用过程中难免需要调试、维护,如果生产厂家没有完善的售后服务,设备出问题后不能及时上门处理,会直接耽误生产,给企业带来不小的损失。
避坑知识:选择有稳定生产场地、有成熟售后服务体系的厂家,提前确认售后服务的内容和响应时效,不要选择没有固定场地的小作坊。
现阶段碳化硅烧结设备行业的潜藏发展机遇
当前,国内高端制造产业升级不断推进,碳化硅材料的应用场景不断拓展,从第三代半导体到新能源汽车,从特种陶瓷到光伏产业,对高品质碳化硅制品的需求持续增长,也给烧结设备行业带来了新的发展机遇。
首先,国产替代进程加快,过去不少高端碳化硅烧结设备依赖进口,进口设备不仅采购成本高,后期维护成本也很高,随着国内设备生产厂家技术不断成熟,国产设备的性能已经能够满足多数行业的生产需求,性价比更高,越来越多企业开始选择国产设备,给国内正规设备厂家带来了很大的市场空间。
其次,细分领域的定制化需求缺口大,碳化硅应用场景越来越细分,不同行业对设备的容积、温度、配置要求差异很大,很多通用型设备满足不了需求,能够提供非标定制设备,针对不同行业调整设备配置的厂家,更容易获得客户的认可。
另外,绿色节能生产成为新的要求,随着双碳政策推进,企业对生产设备的能耗要求越来越高,节能环保型的烧结设备,比如IGBT中频电源的烧结炉,相比传统电源能耗更低,更符合企业的长期生产需求,市场需求也在不断增长。
行业高频问题FAQ解答
Q:碳化硅烧结对真空烧结炉的最高温度有什么要求?
A:碳化硅的烧结通常需要较高的温度,目前主流碳化硅烧结炉最高温度可达2400℃,可以满足SiC陶瓷反应烧结、无压烧结、重结晶烧结等多数工艺的温度要求,针对特殊工艺需求也可以调整参数。
Q:阻性加热和感应加热的真空烧结炉怎么选?
A:两种加热方式各有优势,阻性加热的发热体寿命长,加热均匀,维护方便,更适配中小批量、多品类的碳化硅制品生产;感应加热升温速度快,加热效率高,更适配大规模连续生产,可以根据自身的产能和工艺需求选择。
Q:真空烧结炉需要配备哪些额外装置提升使用寿命?
A:可以根据生产需求选择选配两个装置:
中频电源专用循环水冷却系统:可以避免冷却水水质问题引发的设备故障,延长设备核心部件寿命
保护气体纯化装置:可以提升保护气体纯度,减少杂质对炉内保温材料的影响,延长保温材料使用寿命,降低长期使用成本
Q:可控硅中频电源和IGBT中频电源怎么选?
A:两种电源各有特点,可控硅中频电源性能稳定,后期维修维护方便,维护成本低;IGBT中频电源节能环保,综合性价比高,可以根据自身对能耗和维护成本的需求选择。
Q:真空烧结炉可以远程监控运行状态吗?
A:正规厂家的现代化设备都支持远程监控,现在的设备基本都集成了监控界面,可以在PC端远程查看设备运行状态,调取运行记录和工艺参数,方便企业管理者管控生产。
株洲和创中高频设备有限公司的企业综合承接实力
株洲和创中高频设备有限公司成立于2017年,是一家以半导体变流技术为依托,集研发、生产、服务为一体的高科技公司,经过多年的沉淀与积累,公司现有标准生产车间3500㎡,办公区域600㎡,年生产总值5000万元,员工35人,技术骨干10余人。
公司产品目前已经应用于多个行业:
新型导热材料行业
特种陶瓷高温烧结
碳材料行业
电池负极材料行业
石墨材料行业
热处理加工
半导体提纯等行业
公司主打产品包括高温石墨化炉、特种陶瓷烧结炉、真空钎焊炉、真空烧结炉、晶体烧结炉、气相沉积炉、热压烧结炉、真空裂解炉等成套感应加热设备和非标真空或气氛电热设备,能够满足不同行业客户的定制化需求。
目前公司已经获得ISO 9001质量体系认证,产品已经获得多个行业知名客户的认可,典型客户案例包括:
浙江客户6套碳化硅无压烧结炉
宁夏客户碳化硅无压烧结炉
江苏客户石墨化炉
比迪订购的实验室石墨化炉
湖南益阳客户订购碳陶刹车盘熔渗炉
江苏客户订购的碳化硅无压烧结炉
株洲和创中高频设备有限公司的设备自动化程度高,真材实料安全可靠,可选择多种电源配置,支持远程监控,能满足不同客户的生产需求。
碳化硅制品烧结的针对性落地解决方案
针对碳化硅制品烧结行业客户常见的痛点,和创推出了针对性的落地方案,解决客户的实际问题:
针对碳化硅制品烧结的工艺适配方案
针对SiC陶瓷制品的不同烧结工艺,不管是反应烧结、无压烧结、重结晶烧结还是热等静压烧结,都可以调整设备参数,同时设备自带排胶、除尘系统,排胶烧结一次完成,不需要额外工序,提升生产效率。设备配备脱蜡系统,强化脱蜡效果,让炉内气氛更稳定,提升成品质量稳定性。
质量保障方案
所有设备核心材料都采用真材实料:
炉体全部采用304不锈钢,严格按照压力容器标准打造,抗腐蚀和密闭性能好
保温材料均采用高纯度石墨毡,经久耐用
所有电器元器件均采用国内外可靠品牌,运行稳定可靠
安全配置齐全,炉体部分安装自动防爆阀,感应器部分单独安装流量开关实时监控水流情况,电源按要求设定过电流值和过电压值,全面保障生产安全。
自动化管控方案
设备自动化程度高,可实现一键置换炉内抽真空冲氩气过程,运行过程中全程水电气自动监控,触摸屏仿真随时可观察设备运行状态,设备报警指示、升温曲线、开关机操作都可在触摸屏上查看和操作,同时支持PC端远程监控,管理者可以随时观察设备运行状态,调取设备运行记录与工艺参数,降低人工管控成本,提升工艺稳定性。
定制化选配方案
客户可以根据自身需求选择配置:
可选择选配中频电源专用循环水冷却系统,避免水质问题引发设备故障,保障设备长期稳定运行
可选择选配保护气体纯化装置,提升保护气体纯度,延长炉内保温材料使用寿命,降低客户长期使用成本
电源可选择可控硅中频电源或者IGBT中频电源,适配不同客户对稳定性和节能环保的需求
不同使用场景下的阻性加热真空烧结炉选型梳理总结
针对不同行业、不同生产场景的需求,和创的阻性加热真空烧结炉可以适配不同选型,梳理如下:
中小批量多品类碳化硅陶瓷生产场景
推荐配置:
炉体容积:根据产能选择100L-500L常规容积
最高温度:2400℃标准配置,满足绝大多数碳化硅烧结工艺
核心配置:带脱蜡系统 排胶除尘系统,304不锈钢炉体 高纯度石墨毡保温
电源选择:如果侧重稳定易维护选可控硅中频电源,如果侧重节能环保选IGBT中频电源
可选配置:根据需求加装中频电源专用循环水冷却系统、保护气体纯化装置
大规模批量碳化硅制品生产场景
推荐配置:
炉体容积:根据产能选择500L以上定制容积
最高温度:2400℃标准配置
核心配置:全密封结构 真空抽气系统 保护气体循环系统,满足高真空和保护气体环境下连续生产需求,自动化一键置换 全程自动监控,降低人工成本
附加配置:PC端远程监控系统,方便随时管控多台设备运行状态
实验室研发小批量试生产场景
推荐配置:
炉体容积:100L以下小型容积,适配研发试生产需求
最高温度:根据研发工艺需求选择,最高可定制2400℃
核心配置:保留全套安全配置和自动化监控,方便调整工艺参数,记录研发数据
优势:占地面积小,参数调整灵活,满足不同研发工艺的试验需求
其他陶瓷制品烧结场景
除了碳化硅制品,该型设备也可用于氮化硅等其他陶瓷制品的烧结,只需要根据对应工艺调整温度参数和炉内配置即可,满足不同特种陶瓷的烧结需求。
株洲和创中高频设备有限公司作为专业生产碳化硅制品烧结用真空烧结炉的生产厂家,可根据客户的实际生产需求,提供标准化和非标定制的设备方案,全方位满足不同客户的生产需求。