탄화규소 탄생 이후 높은 강성과 고온 안정성은 "NDA"에 뿌리를 두고 있습니다. 다양한 산업 분야에서 대량으로 연마재 및 내화재로 사용됩니다. SiC 합성기술의 획기적인 발전으로 20세기 후반부터 고휘도 LED 반도체 분야에 사용되어 왔습니다. 지난 10년 동안 신에너지 자동차, 태양광 에너지 저장, 5G 통신 등 신흥 산업의 강력한 성장에 힘입어 탄화규소 수요가 급증했습니다.
다음 기사에서는 탄화규소에 대한 더 깊은 이해를 돕기 위해 탄화규소의 특성, 등급, 합성 및 용도에 대해 설명합니다.
재료 특성
● 고온 저항: 1600~1650℃의 온도에서도 SiC 세라믹 부품의 기계적 특성과 형태가 잘 유지됩니다.
● 높은 열전도율 : 질화알루미늄 (AlN), 산화베릴륨(BeO)에 이어 120~200W/km에 달합니다.
● 낮은 열팽창계수(CTE): SiC(4.0~4.5-6/K)는 Si 칩(2.5 ~4.2 x 10-6/K)에 가장 가까운 열팽창률을 갖는 산업용 세라믹 중 하나입니다.
● 경도/내마모성: 모스 경도는 9.5로 다이아몬드(10)보다 약간 낮습니다.
● 내식성: 첨단 세라믹 중에서 화학적으로 가장 불활성인 제품 중 하나입니다. 다양한 가혹한 환경에서도 노화에 저항할 수 있습니다.
● 기타 : 경량(3.1~3.2g/cm 3 ), 고탄성률(400~450GPa), 열 충격이 우수하고 대부분의 용융 금속에 젖거나 침식되지 않으며 반도체 특성이 우수하고 전기 절연성이 우수하며 무독성입니다.
등급 및 합성
탄화규소는 세라믹 구조 부품의 기본 재료입니다. 그레이드는 주로 소결공정과 치밀화 정도에 따라 다음과 같이 구분됩니다.
1. 무압소결형(SSiC)
● 합성방법:
치밀화는 붕소 및 탄소와 같은 소결 보조제를 첨가하여 고온 및 대기압에서 고상 소결을 통해 달성됩니다. 이는 가장 일반적이고 경제적인 프로세스입니다.
● 성능:
고밀도(이론밀도 ≥98%), 강도, 경도, 내마모성, 내식성이 우수합니다.
● 용도:
씰링 링, 베어링, 노즐, 내마모성 라이너, 가마 가구(새거, 롤러) 등
2. 반응결합형(RBSiC)
● 합성방법:
α-SiC 분말과 탄소 분말을 혼합하여 성형한 후 고온에서 용융된 실리콘 또는 실리콘 증기와 반응하여 β-SiC가 생성되어 기공을 채우고 치밀화를 달성합니다.
● 성능:
고밀도, 이상적인 소결 변형, 높은 치수 정확도, 짧은 준비주기 및 저렴한 비용. 그러나 재료에는 일반적으로 소량의 유리 실리콘이 포함되어 있어 실리콘이 녹기 때문에 최대 작동 온도(약 1350°C)가 제한됩니다.
● 용도:
정밀 메카니칼 씰, 광전지 산업의 히터 브래킷, 롤러 등과 같이 높은 차원 정확도가 요구되는 구성 요소입니다.
3. 재결정형(R-SiC)
● 합성방법:
소결 보조제를 첨가하지 않고 고온에서 SiC 증발-축합 물질 전달을 사용하여 입자 성장과 결합을 달성하는 무압력 소결 공정입니다.
● 성능:
순도가 매우 높고 유리가 없어 내열성이 우수하고(1600°C 이상에서 장기간 사용 가능) 내산화성 및 열충격성이 뛰어납니다. 그러나 다공성(약 15%-20%)이 높고 기계적 강도가 상대적으로 낮습니다.
● 용도:
고급 가마 가구(예: 지지대 및 빔), 버너 노즐, 열 교환기 튜브 및 고온, 산소가 풍부한 환경과 관련된 기타 응용 분야.
4. 열간등압압착형(HIPSiC)
● 합성방법:
소결은 초고압(핫 프레싱) 또는 등방성 고압 가스(열간 등압 프레싱)를 사용하여 고온에서 수행됩니다. 일반적으로 소결 보조제가 첨가됩니다.
● 성능:
미세하고 균일한 입자로 거의 100% 이론 밀도를 달성하면 모든 등급 중에서 가장 높은 기계적 특성(강도 및 인성)을 얻을 수 있습니다.
● 용도:
장갑 도금, 중요한 항공우주 부품, 고급 절삭 공구 등 성능 요구 사항이 매우 까다로운 응용 분야에 사용됩니다. 가격이 높기 때문에 적용 범위가 제한되어 있습니다.
실리콘 카바이드 세라믹 용도
다양한 등급의 탄화규소는 다양한 특성 조합을 제공하므로 특정 산업에 정확하게 맞춤화하여 비즈니스 솔루션으로 전환할 수 있습니다. 다음 표에는 성능에 따른 해당 애플리케이션이 나열되어 있으므로 도움이 되기를 바랍니다.
핵심 속성 | 대상산업 | 사용 중인 실제 부품 |
우수한 내마모성 | 광업, 에너지, 화학 | ● 노즐: 샌드 블라스팅, 워터젯 커팅
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자동차 및 기계 제조업 | ● 씰: 가혹한 환경을 위한 샤프트 씰입니다. ● 마모 플레이트 | |
기계적 강도 및 강성이 우수함 | 펌프, 밸브, 유체 기계 | ● 메카니컬 씰 : 케미컬 펌프, 다단 펌프에 사용됩니다. ● 베어링 볼 및 롤러: 고속 스핀들 및 정밀 공작 기계에 사용됩니다. ● 펌프 슬리브 및 스러스트 칼라: 자기 구동 펌프의 핵심 구성 요소입니다. |
국방 및 항공우주 | 경량 갑옷 재료: 충격에 저항하기 위해 높은 경도와 높은 강도를 사용합니다. | |
탁월한 고온 저항 및 열 관리 기능 | 야금, 유리, 도자기 | ● 가마 부속품: 가마 가구(받침대, 대들보, 누름판), 용광로. ● 버너 노즐: 매우 효율적이고 에너지를 절약하는 버너 구성 요소입니다. |
반도체 제조 | ● 웨이퍼 처리 구성 요소: 연삭 디스크, 고정 장치, 어닐링 패들 및 에피택셜 트레이. 고온 공정에서 실리콘 웨이퍼의 평탄도와 낮은 오염도를 보장합니다. | |
우수한 화학적 불활성 | 화학 산업, 석유 및 가스 | ● 씰 링 및 메카니컬 씰: 강산(황산, 염산) 및 강알칼리를 취급하는 펌프에 사용됩니다. ● 밸브 볼 및 밸브 시트: 부식성 매체의 흐름을 제어합니다. ● 열 교환기: 부식성이 높은 환경에서 열 전달에 사용됩니다. |
높은 열전도율 및 전기적 특성 | 전력 전자공학 및 반도체 | ● 전자 장치 기판: 고전력 LED 및 IGBT 모듈용 방열판입니다. ● 웨이퍼 제조 장비: 정전 척 및 히터. |
산업용 감지 및 제어 | ● 히터 및 센서 어셈블리: 고온 열처리 장비. |
결론
즉, 탄화규소는 특히 내마모성, 열 성능 및 화학적 불활성 측면에서 다른 엔지니어링 세라믹을 훨씬 능가하는 다용도의 고급 세라믹 소재입니다. 다양한 합성 방법을 사용하여 독특한 특성을 지닌 다양한 등급의 제품을 생산합니다. 실리콘 카바이드 부품은 수많은 까다로운 응용 시나리오를 가능하게 하여 더 높은 한계를 뛰어넘고 더 나은 총 비용 솔루션을 제공할 수 있습니다.
JingHui Industry는 다양한 등급의 재료로 만들어진 고품질 질화규소 부품을 전문적으로 공급하는 업체입니다. 관심이 있으시면 문의사항을 보내주세요.