Метод плавки карбида кремния, сырье, используемое для синтеза карбида кремния, в основном представляет собой пустую породу с SiO2 в качестве основного компонента. Низкосортный карбид кремния может использовать в качестве сырья малозольный антрацит. Вспомогательное сырье – опилки и соль. Карбид кремния доступен в черном и зеленом цвете.
При выплавке зеленого карбида кремния требуется, чтобы содержание SiO2 в кремниевом сырье было как можно выше, а содержание примесей - как можно ниже. При производстве черного карбида кремния содержание SiO2 в кремнистом сырье может быть несколько ниже. Требования к нефтяному коксу заключаются в том, чтобы содержание связанного углерода было как можно выше, зольность - менее 1,2%, летучих веществ - менее 12,0%. Размер частиц нефтяного кокса обычно составляет менее 2–1,5 мм. Древесная щепа используется для регулирования воздухопроницаемости шихты, обычное количество добавки составляет 3%-5% (по объему). Поваренная соль используется только при плавке зеленого карбида кремния.
Кремниевое сырье и нефтяной кокс образуют карбид кремния в результате следующей реакции в печи сопротивления при температуре 2000-2500 градусов: SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj CO выбрасывается через шихту. Добавление соли может вступить в реакцию с Fe, Al и другими примесями с образованием хлорида и его улетучиванием. Древесная щепа превращает материал в пористое спеченное тело, что облегчает выход газа CO.
Особенностью образования карбида кремния является то, что он не проходит через жидкую фазу. Процесс происходит следующим образом: начиная примерно с 1700 градусов, силиконовое сырье превращается из песка в расплав, а затем в пар (белый дым); SiO2 расплавляется и пар проникает в углеродистый материал. Поры проникают в частицы углерода, и происходит реакция с образованием Sic; когда температура повышается до 1700–1900 градусов, образуется b-SiC; когда температура далее повышается до 1900-2000 градусов, мелкий b-SiC превращается в a-SiC, зерна a-SiC постепенно растут и становятся плотными; температура печи повышается примерно до 2500 градусов, и SiC начинает разлагаться на пары кремния и графит.
