炭化ケイ素の用途

炭化ケイ素（SiC）は非常に硬い素材であり、数多くの用途がある。自動車の高性能「セラミック」ブレーキ・ディスクや、防弾チョッキのセラミック・プレートにSiCが使われているのを見かけるかもしれない。

モアッサナイトは希少な鉱物として天然に産出するが、研磨剤として1893年から粉末として大量生産されている。さらに、極端な温度と電圧条件下で動作する半導体電子機器に不可欠な部品として使用されている。

高温耐火物

炭化ケイ素耐火物は、強度、耐食性、熱衝撃安定性に優れた高性能材料です。炭化ケイ素耐火物は、レンガ状とライニング状があり、溶融塩や酸性スラグ製造などの高温用途に使用され、後者の融点と同程度の温度で15000℃まで軟化しにくいという特長があります（原料は黒色炭化ケイ素[SiC]）。

一般にSiCという化学式で呼ばれる炭化ケイ素は、ケイ素と炭素からなる非常に硬い結晶性化合物で、天然には希少鉱物のモアッサナイトとして産出される。

粘土で結合された炭化ケイ素耐火物は、高温での構造的完全性を保証すると同時に、酸やその他の腐食性物質に耐性を持つため、高温用途での使用に理想的な選択肢です。さらに、これらの比較的安価な耐火物は、長期にわたって非常に耐久性があることが証明されています。多くの場合、蒸気腐食試験（500時間蒸気にさらす前に試験片の写真撮影、重量測定、測定を行い、このような極端な圧力と温度でどの程度の性能を発揮するかを調べる）を行っています。

耐摩耗部品

炭化ケイ素はさまざまな耐摩耗用途に使用できます。優れた強度、硬度、耐久性、耐薬品性、耐熱性により、炭化ケイ素は鋼や冶金合金の摩耗に対抗する優れた材料となり、鋼圧延機、サンドポンプ、ハイドロサイクロン、クラッシャー、シリンダーライナーチューブなどの金属ローラーや部品の交換に適しています。

無電解めっきにはもう一つの利点があります。それは、従来のニッケルめっき工程にありがちな不均一性を発生させることなく、より一貫してめっきを施すことができることです。これにより、鋭いコーナーや凹部はエッジが蓄積することなくシャープな状態を維持し、スルーホールはほとんどどのような幾何学的形状でも乱れることなくそのままの状態を維持します。

炭化ケイ素は、その優れた耐熱性とユニークな原子構造により、電子デバイス材料の中でも際立っており、電子デバイス製造に適した卓越した半導体特性を備えています。温度変化に対する耐性は、半導体製造の主要材料であるシリコンの最大10倍であり、熱衝撃耐性や非常に高い圧力にも耐えることができる。炭化ケイ素は、ハイブリッド車や電気自動車の充電システム用の高電圧発電機や車載充電器用のパワー半導体の重要な部品として、また高価だが環境に有害なリチウム電池の代替品として広く利用されている。

半導体デバイス

炭化ケイ素は純粋な状態では電気絶縁体として働くが、不純物やドーピング剤で改質されると電気伝導性が変化し、自由電流を流さないが反発もしない半伝導特性を示すようになる。この半導電特性により、炭化ケイ素は電気回路の信号を増幅、スイッチング、変換する電子デバイスの製造に適している。

炭化ケイ素デバイスは、バンドギャップが広いため、従来の半導体よりも高温・高周波での動作が可能であり、産業用途に適している。

炭化ケイ素パワー・デバイスは、鉄道輸送システムで広く利用され、エネルギー損失を低減し、負荷効率を高めている。また、ソーラー・インバータやエネルギー貯蔵装置にも採用され、効率と信頼性を高めている。

炭化ケイ素の市場ダイナミクスは常に進化しており、新しい用途がその拡大と需要を牽引している。アプリケーションには、パワーエレクトロニクス産業、自動車、航空宇宙などが含まれる。パワーエレクトロニクス向け炭化ケイ素市場は、電気自動車や5Gインフラ、急速充電ステーションの需要増加により、2021年までに27%以上の成長が予測されている。

化学処理

炭化ケイ素（SiC）は、ケイ素と炭素の合成化合物で非常に硬く、モース硬度は9で、ダイヤモンドとほぼ同じ硬さです。SiCは、サンドブラストや研削などの研磨加工から、工業炉の耐摩耗部品、発光ダイオード製造用基板や発光ダイオード（LED）の耐摩耗部品まで、幅広い用途で使用されている。

耐火物は、防弾チョッキに見られるような複合材料にも使用できる。その強度と耐久性により、高速の弾丸の衝撃に耐えることができる一方、中性子断面積率が低いため、放射線による損傷から保護される。

反応接合と焼結の両方がSiCの製造に使用され、それぞれが最終材料に異なる微細構造をもたらす。反応接合SiCは、SiCと炭素の混合物の成形体に液体シリコンを浸透させることによって製造され、この液体シリコンは炭素と反応してより多くのSiC粒子を形成し、最初の粒子を接合する。焼結SiCは、純粋なSiC粉末を非酸化物の焼結助剤と混合し、凝固が起こるまで高温で加熱して製造することもできる。

アメリカンエレメンツは、耐火物、航空宇宙、自動車、化学食品産業、その他様々な用途に適した最高級の溶融シリカと炭化物の粒と粉末を幅広く取り揃えております。弊社の高度な粉砕・粉砕・分級装置により、ANSI、FEPA、JIS規格を超える粒子を製造することができます。