炭化ケイ素(SiC)セラミックス

19世紀後半からカーボランダム炭化ケイ素セラミックス(SiC)として知られるこのケイ素と炭素の化合物は、研磨粉から高性能エンジニアリングの基礎材料へと発展してきた。今日、炭化ケイ素セラミックスは、半導体や電子機器から航空宇宙、自動車、エネルギー、化学処理に至るまで、幅広い産業で不可欠なものとなっている。

炭化ケイ素とは?科学的な用語では、SiCという化学式で表される共有結合した炭化ケイ素化合物で、異なるポリタイプ(3C、4H、6H)で存在できるユニークな結晶構造を示します。高硬度(モース硬度9.5)、低密度(~3.1g/cm³)、高融点(~2,700℃)、優れた炭化ケイ素熱伝導性により、金属やプラスチックが使用できない過酷な用途に最適です。

Great Ceramic社では、お客様のご要望に合わせた炭化ケイ素部品を設計し、比類のない精度、一貫性、信頼性を提供しています。

炭化ケイ素セラミックスの利点

機械的、熱的、電気的特性のユニークな組み合わせにより、SiCはテクニカル・セラミックスの中でも際立っている。

ビッカース硬度は約22GPaで、炭化ケイ素の硬度はダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素に迫る。このため、SiCは耐摩耗部品、シールリング、研磨材に理想的な選択肢となっている。

炭化ケイ素の密度は通常3.02~3.15g/cm³で、航空宇宙や自動車システムにおいて重要な利点である過度の重量を伴わずに卓越した強度を提供します。

SiCの熱伝導率は100W/m・Kを超え、熱交換器、半導体ウェハー、パワーエレクトロニクス用基板として優れた材料となっている。

熱膨張係数(SiC CTE)が4×10-⁶/Kであるため、熱衝撃や温度変動下でも優れた寸法安定性が得られます。

酸、塩、ほとんどの化学薬品に耐性があり、1,300℃以上でSiO₂保護膜を形成して酸化に耐える。

炭化ケイ素の電気的特性は、ワイドバンドギャップ半導体として使用することを可能にし、ハイパワー、高温電子デバイスに理想的である。

硬度、強度、耐食性を併せ持つ炭化ケイ素製品は、過酷な環境において金属やポリマーを大きく凌駕します。

産業用途

炭化ケイ素は、その卓越した特性により、多くの産業で使用されています:

航空宇宙分野では、炭化ケイ素の用途にはタービン部品、エンジン部品、熱保護システムなどがある。その高温性能と軽量性は、これらの厳しい環境に理想的です。炭化ケイ素セラミックスは、その卓越した硬度と軽量特性により、車両や人員の装甲保護システムにも使用されています。

SiCの半導体特性はパワーエレクトロニクスに革命をもたらした。炭化ケイ素技術は、従来のシリコン半導体と比較して、より効率的な電力変換、より高い周波数動作、より優れた熱管理を可能にする。このため、エネルギー・アプリケーションのインバーター、コンバーター、および電源に利用価値がある。

産業環境では、ノズル、シール、ベアリング、切削工具などの炭化ケイ素製品は、卓越した耐摩耗性と長寿命を提供します。炭化ケイ素の硬度と化学的不活性は、このような過酷な用途に理想的です。

自動車産業では、ブレーキディスク、クラッチ部品、セラミックフィルターにSiCが使用されている。電気自動車では、炭化ケイ素半導体は電力制御システムに不可欠であり、効率を向上させ、発熱を抑える。

半導体製造において、炭化ケイ素セラミックスは、ウェハー処理用固定具、サセプター、および耐プラズマ部品に使用されています。この材料の純度、熱安定性、および耐プラズマ性は、これらの重要な用途に理想的です。

炭化ケイ素チューブ、熱交換器、反応チャンバーは、化学処理環境において卓越した耐食性を発揮します。この材料は、金属が急速に劣化するような攻撃的な酸、アルカリ、高温にも耐えます。

SiCの耐放射線性と高温での安定性は、先進的な原子炉設計における燃料被覆管や構造部品などの原子力用途に適している。

自動車におけるアドバンストセラミックスの応用
産業機械におけるアドバンストセラミックスの応用
一般製造業におけるアドバンストセラミックスの応用
化学、プラスチック、ゴムにおけるアドバンストセラミックスの応用
航空宇宙用先端セラミック部品
半導体・電子分野におけるアドバンストセラミックスの応用
医療機器に使用されるテクニカルセラミックス
石油・ガス産業におけるアドバンストセラミックスの用途

炭化ケイ素のグレード

グレートセラミックは、用途ごとに最適化された高性能炭化ケイ素材料を提供しています:

炭化ケイ素の主要特性

Great Ceramicは、お客様が選択できるよう、さまざまな炭化ケイ素材料を提供しています。以下の値は代表的な材料特性であり、製品構成や製造工程によって異なる場合があります。詳細については、お気軽に お問い合わせ.

プロパティ 単位 SSiC SiSiC Si3N4
カラー -- ダークグレー ダークグレー グレーまたはブラック
密度 g/cm³ 3.15 3.02 3.2
多孔性 % ≤0.1 ≤0.1 --
硬度 GPa 22 22 15
圧縮強度 MPa 2600 2600 2500
曲げ強度 MPa 400 250 700
弾性係数 GPa 410 330 300
最高使用温度 1400 1000 1100
熱伝導率 W/(m・K) 100~120 45(1200℃) 15~20
熱膨張係数 1 x 10-6/°C 4 4.5 3

炭化ケイ素材料の化学的性質

酸素反応の温度が1300℃に達すると、炭化ケイ素結晶の表面に二酸化ケイ素の保護層が形成される。保護層が厚くなることで、内部の炭化ケイ素が抵抗して結合し続けるため、炭化ケイ素結晶は良好な耐薬品性を持つ。耐食性の面では、SiC材料は二酸化ケイ素保護膜の役割により強い耐酸性を持つが、耐アルカリ性は劣る。

炭化ケイ素セラミックスの応用事例

Great Ceramic の炭化ケイ素 (SiC) セラミックは、卓越した硬度、優れた熱伝導性、優れた耐摩耗性、および卓越した化学的安定性を兼ね備えており、要求の厳しい産業用途向けの最先端のセラミック材料の 1 つとなっています。高融点、低熱膨張、過酷な環境に耐える能力を持つ炭化ケイ素セラミックは、耐久性、効率性、長寿命を必要とする産業に理想的です。

炭化ケイ素セラミックスの主な用途:

  • メカニカルシールリング&ベアリング
  • 航空宇宙部品
  • 炭化ケイ素るつぼ
  • 半導体ウェハー・キャリア&基板
  • 自動車部品
  • 原子力とエネルギー応用
  • 研磨剤・切削工具(カーボランダム)
  • 熱交換器とチューブ
  • 電子・電気絶縁体
  • カスタム精密セラミック部品
窒化ホウ素セラミックノズル
炭化ケイ素セラミック メカニカルシール ガスケットリング 1
窒化アルミニウム基板のレーザー切断
カスタム炭化ケイ素セラミックインペラ

炭化ケイ素セラミック加工

炭化ケイ素 (SiC) セラミックスは、非常に硬く、熱伝導率が高く、耐摩耗性に優れていることで知られており、加工が最も困難なテクニカルセラミックスの一つとなっています。Great Ceramicでは、業界をリードする精度、性能、信頼性を実現する包括的な炭化ケイ素加工サービスを提供しています。

機械加工では、ミクロン単位の公差と卓越した表面仕上げを達成するために、高度なダイヤモンド研削、精密ラッピング、精密研磨技術を採用しています。これらの能力により、メカニカルシール、半導体基板、るつぼ、熱交換器、航空宇宙部品などの厳しい構造精度と表面品質の要件を満たすことができます。

長年の技術的専門知識と最新設備により、Great Ceramic社は標準化された炭化ケイ素部品を供給するだけでなく、特定の産業ニーズに合わせてカスタマイズされた複合部品を開発し、過酷な使用条件下でも高い信頼性と長い耐用年数を保証しています。

精密セラミックCNC加工

ミクロン単位の公差を実現するCNCフライス加工、旋盤加工、研削加工。

セラミック研磨

滑らかな仕上げと光学グレードの表面研磨。

セラミック・レーザー切断技術

複雑な形状のレーザー穴あけおよび切断。

セラミックおよび金属ろう付けアセンブリ

セラミックと金属のろう付けのためのメタライゼーション(Mo/Mn、W)。

よくある質問

炭化ケイ素 (SiC)は、ケイ素と炭素の合成化合物で、その卓越した硬度、熱安定性、耐薬品性で知られている。自然界ではモアッサナイトという鉱物として稀にしか産出しないが、工業用として広く生産されている。その 炭化ケイ素の定義 には、単純な化合物と、そこから派生した高度なセラミック材料の両方が含まれる。

そうだ、 炭化ケイ素はセラミック 材料、特に先端技術セラミックスである。従来の粘土ベースのセラミックスとは異なり、SiCは「先進」、「エンジニアリング」、または「テクニカル」セラミックスとして知られる材料の一種であり、優れた機械的、熱的、電気的特性を特徴とする。

炭化ケイ素は以下の用途に使用される。 研磨材、耐火物、セラミック装甲、半導体エレクトロニクス、発熱体、高温部品など幅広い用途に使用されている。具体的には 炭化ケイ素の用途 メカニカルシール、切削工具、炉部品、パワーエレクトロニクス、産業機器の耐摩耗部品などが含まれる。

炭化ケイ素 いくつかの工程を経る。伝統的なアチソン法では、珪砂と炭素を電気炉で2200℃以上に加熱する。より純度の高い材料には、化学気相成長法(CVD)が用いられる。固体 炭化ケイ素セラミックス粉末を形状に成形し、高温(2000~2200℃)で焼結して高密度化を達成する。

について 炭化ケイ素の電気的特性 は大きく変化する可能性がある。純粋なSiCは、シリコンの約3倍のバンドギャップを持つ電気半導体である。しかし 炭化ケイ素導電率 は、特定の元素をドーピングすることで変質させることができる。電気を通すグレードもあれば、絶縁体もある。また 炭化ケイ素の導電率 そのため、高温、高周波、高電力で動作する電子機器に適している。

炭化ケイ素 は非常に硬く、モース硬度は9.2~9.5で、ダイヤモンド(10)や炭化ホウ素(9.5+)よりわずかに下である。その硬度は 硬度 は約2500~2800kgf/mm²(ビッカース)で、市販されている材料の中で最も硬いもののひとつである。この極めて高い硬度が、優れた耐摩耗性と耐磨耗性に寄与している。

炭化ケイ素 は高い機械的強度を有し、曲げ強度は通常300-600MPaである。この強度は高温でも維持され、1400℃では室温強度の約85%を維持する。また 炭化ケイ素の強度比較的低い密度と相まって、金属や他のセラミックと比較して、卓越した強度対重量比を実現している。

先端セラミックス製造のエキスパート

炭化ケイ素セラミックスで当社を選ぶ理由

グレート・セラミック当社は単なる炭化ケイ素セラミックスのサプライヤーではなく、精密エンジニアリングのパートナーです。当社の強みは以下の通りです:

  • 材料に関する専門知識 - SiCの特性に関する深い知識が、最適なソリューションを実現します。
  • 高度な製造 - ミクロンレベルの精度を実現する精密研削と研磨。
  • カスタマイズ - 標準部品から複雑な部品まで。
  • 品質保証 - 信頼性と性能のための厳格なテスト。
  • グローバルリーチ - 世界中の業界から信頼されています。

強度、精度、信頼性を提供する高性能炭化ケイ素セラミックスをお探しですか?