소결 실리콘 카바이드

실리콘 카바이드는 가장 단단한 세라믹 소재 중 하나로, 매우 높은 강도와 열전도율을 자랑합니다. 또한 산화 및 부식에 대한 저항성이 뛰어나 고온 환경에 적합합니다.

반응 결합 SiC는 입자가 거칠고 내식성이 낮은 반면, 직접 소결된 SiC는 밀도가 높고 고온 성능이 향상됩니다. 무압 소결은 비산화물 소결 첨가제와 함께 매우 미세한 SiC 분말을 사용하여 우수한 물리적 특성을 가진 고밀도 소재를 생산합니다.

경도

실리콘 카바이드는 가장 일반적인 연마재 중 하나로, 모스 경도계에서 다이아몬드 등급인 10에 가까운 9.5를 기록합니다. 이 경도는 높은 온도에서도 내마모성이 뛰어나고 화학물질, 염분, 산, 알칼리에도 큰 위협이 되지 않으며 열충격 저항성이 우수하고 무게는 강철의 절반에 불과합니다!

액상 소결은 낮은 가공 온도와 우수한 성형 능력 등 다른 공정에 비해 장점이 있습니다. 또한 밀도가 높고 기계적 특성이 우수하여 연마 가공, 연삭 및 연마는 물론 절단, 드릴링, 에칭 및 밀링 응용 분야에도 적합합니다.

소결 SiC는 뛰어난 화학적 안정성, 내열성, 저밀도, 강도, 내마모성 및 낮은 활성화 에너지로 인해 반도체 생산 장비 부품, 레이저 및 핵융합로 구조용 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 반응 결합 및 직접 소결 등급의 SiC를 모두 사용할 수 있으며, 반응 결합 등급은 일반적으로 입자가 거칠어 충격과 열 작업이 적어 비용이 저렴하고, 직접 소결 등급은 입자가 미세하여 고온에서 내마모성이 뛰어나며 고온에서 내마모성이 더 우수합니다. 일반적으로 입자 크기가 더 미세한 반응 본딩 그레이드가 더 자주 사용됩니다. 고온 응용 분야 또는 고온 작업보다 작업 조건에서 더 큰 경도가 필요한 경우 고온에서 우수한 내마모성으로 인해 사용되는 직접 소결 유형보다 고온에서 우수한 내마모성이 요구되고 경도가 둘 중 하나보다 지정될 때보다 선호되기 때문에 고온에서 우수한 내마모성/경도를 갖는 직접 소결 등급으로 지정될 때 두 옵션이 모두 지정되고 경도가 더 자주 사용될 수 있으므로 사용해야 할 때 선호될 수 있습니다.

힘

실리콘 카바이드는 뛰어난 경도, 고온 강도 및 화학적 내식성을 갖춘 매우 강한 내화 세라믹 소재로, 세계에서 가장 다양한 용도로 활용되는 내화물 중 하나이며 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.

핫 프레싱 소결은 SiC 세라믹의 주요 생산 방법 중 하나입니다. 이 기술은 등방성 프레스, 다이 프레스 또는 사출과 같은 전통적인 세라믹 성형 방법을 사용하여 압축된 소결 첨가제와 혼합된 초미세 탄화규소 분말을 사용하여 강도를 제공하는 작은 입자로 구성된 고밀도 구조를 생성합니다.

액상 무압 소결(LPPSiC)은 SiC의 또 다른 치밀화 기술입니다. 여기서 액체 실리콘 또는 실리콘 합금을 a-SiC 입자의 녹색 바디에 도입하여 기존 a-SiC 입자와 반응 및 결합하여 밀도를 높이고 바디 전체를 밀도화하는 b-SiC를 형성합니다.

반응 소결 탄화규소는 복잡한 형상, 낮은 가공 온도 및 순도 수준에서 우수한 성형 능력을 갖지만 굽힘 강도 등 기계적 특성이 일반 소결 탄화규소보다 낮아 이를 높이기 위해서는 100nm 이하의 입자 크기를 제어해 잔류 Si 크기를 조절해야 하는데, 이번 성과는 LSiC 세라믹의 강도 향상에 큰 성공을 거두었다는 것을 의미합니다.

내식성

탄화규소는 뛰어난 내식성을 자랑하며 최대 1,900degC의 온도를 견딜 수 있어 화학적 및 열적 충격으로 인해 부품이 손상될 수 있는 애플리케이션에 적합합니다.

세라믹의 부식은 환경 노출, 불순물, 소결 보조제, 입자 경계상 및 그 직후에 발생한 반응과 같은 요인에 따라 표면에 실리카 또는 규산염과 같은 산화물 층이 형성되어 발생하며, 그 결과 세라믹이 부식됩니다. 이로 인해 탄화규소 및 질화규소 소재의 부식 거동은 매우 다양합니다.

부식성 환경에서 사용하기 위한 소재를 설계할 때 주로 고려하는 사항은 생존율(부식성 매질에서의 함몰률로 측정)과 기계적 강도(C링 또는 4점 굽힘 강도)로, 부식은 표면 결함을 증가시켜 시간이 지남에 따라 강도를 약화시키고 기계적 수명을 감소시키므로 부식성이 있는 소재의 설계는 매우 중요합니다.

소결 실리콘 카바이드는 고강도 및 내마모성, 낮은 비밀도, 우수한 마찰 특성으로 인해 열악한 환경에서 사용하기에 탁월한 선택입니다. 블라스팅 노즐이나 슬라이딩 베어링용 베어링처럼 무거운 하중의 충격 하중을 견뎌야 하는 부품에 자주 사용되며, 높은 응력과 온도에 강해 탄소 섬유 강화 실리콘 카바이드 브레이크나 방탄복 제작에도 널리 사용됩니다.

내구성

소결 실리콘 카바이드는 내마모성과 부식 방지 특성이 뛰어난 매우 단단한 세라믹 소재로, 우수한 연마재입니다. 연삭 휠, 호닝 공정용 연마숫돌, 샌드블래스터, 연삭 또는 호닝 공정용 워터젯 커터, 워터젯 절단 공정에 사용할 수 있습니다.

이 소재의 내화학성 덕분에 일반적인 무기산, 염분, 알칼리에 장기간 노출되어도 성능 저하 없이 견딜 수 있습니다. 또한 실리콘 4개와 탄소 4개 원자가 사면체 좌표를 형성하여 촘촘한 공유 결합을 형성함으로써 내구성이 향상됩니다.

소결 SiC는 실리카 분말 입자를 함께 압착하고 소결(가열)하여 만들어집니다. 소결을 통해 개별 입자가 서로 융합되어 높은 경도와 강도를 가진 고체 조각으로 산화 및 부식에 강하며 대부분의 세라믹 유형보다 내구성이 뛰어납니다.

액체 실리콘을 다공성 흑연 또는 탄소 프리폼에 침투시켜 생산하는 반응 결합 실리콘 카바이드는 소결 실리콘 카바이드보다 강도는 낮지만 낮은 가공 온도, 우수한 성형성, 높은 순도로 인해 더 적합합니다. 상업용 반응 소결 실리콘 카바이드의 실온 굽힘 강도는 약 300MPa입니다.

붕소 또는 탄소 소결 보조제를 사용한 반응 소결 탄화규소는 입자 경계 에너지와 표면 에너지를 변형하고 부피 확산 속도를 증가시켜 치밀화 및 치밀화를 촉진함으로써 매우 높은 크리프 저항성을 갖습니다. 이를 통해 입자가 입자 경계에서 2상 구조를 형성하지 않고 직접 결정 접촉 상태를 유지할 수 있습니다.