소개

탄화규소는 오늘날 가장 많이 사용되는 첨단 세라믹 소재 중 하나입니다. 뛰어난 경도와 높은 열전도도는 이러한 SiC 소재의 수요와 생산량 증가를 이끈 뛰어난 특성 중 일부입니다. 최신 기술을 통해 SiC 분말의 무압 소결 또는 반응 결합 공정을 통해 산업적으로 탄화규소를 생산할 수 있습니다. 오늘 글에서는 무압 소결 탄화규소 소재의 개요, 특성, 응용 분야, 그리고 탄화규소 및 다른 소재와의 비교를 소개합니다. 또한, 반응 소결이 SiC 생산의 무압 소결법과 어떻게 다른지도 알아봅니다. 마지막으로, 무압 소결 탄화규소의 현재 시장 동향을 살펴보겠습니다.

소결 실리콘 카바이드

소결 탄화규소(SSIC)는 고순도 미세 탄화규소 분말을 고체 세라믹 소재로 소결하여 얻을 수 있는 탄화규소 소재의 한 종류입니다. 이 공정은 고온, 고온, 고압 하에서 산업적으로 수행될 수 있습니다. SSIC 소재는 뛰어난 압축 강도와 경도, 높은 열전도도, 그리고 내화학성과 내식성을 가지고 있습니다. 높은 치수 정밀도, 고온 및 열 안정성이 요구되는 응용 분야에서 이러한 SSIC 소재를 사용하면 이점을 얻을 수 있습니다. 무압 소결 탄화규소와 반응 소결 탄화규소는 SSIC 소재의 주요 변형입니다.

무압력 소결 실리콘 카바이드란 무엇입니까?

무압력 소결 실리콘 카바이드 는 초미립 고순도 탄화규소 분말을 진공 분위기에서 대기압 및 1980°C~2200°C의 고온에서 소결하여 생산되는 소결 SiC 소재입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이러한 소재는 외부 압력 없이 생산됩니다. 경우에 따라 프레스 공정에서 알루미나(Al₂O₃)나 탄화붕소(B₃C)와 같은 소결 첨가제를 사용하여 SiC 분말을 높은 열 안정성을 가진 고체 세라믹 소재로 융합할 수 있습니다. 무압 소결은 생산 과정에서 밀도가 이론 밀도의 951TP₃T 이상으로 증가하기 때문에 세라믹 소재의 밀도가 매우 높습니다.

무압력 소결 실리콘 카바이드의 특성

무압력 소결 SiC 소재의 고유한 특성은 다음과 같습니다.

• 경도가 높다

• 3103K의 높은 녹는점

• 밀도 3.21g/cm³

• 부식과 화학물질에 대한 높은 저항성.

• 200 Wm-1k-1 이상의 높은 열전도도

• 410 GPa에 달하는 큰 탄성계수

• 1,600°C에 달하는 고온을 견딜 수 있는 능력

• 약 3000MPa의 높은 압축강도

• 99%의 SiC 순도 값

• 0.2% 이하의 기공률

• 비커스 경도 2,500HVO.5

• 열팽창계수 4×10-6i°C

실리콘 카바이드의 반응 소결 및 무압력 소결의 비교

소결 탄화규소 소재를 산업적으로 생산하는 주요 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 반응 소결법과 무압력 소결법입니다.

탄화규소의 반응소결

이러한 유형의 SSIC 소재는 흑연과 미립자 알파-SiC를 미리 정해진 양만큼 혼합하여 생산할 수 있습니다. 그런 다음 1650°C로 가열하면 고온에서 알파-SiC가 흑연체 내부의 탄소와 반응하여 베타-SiC를 형성합니다. 그런 다음 실리콘이 완전히 함침되고 남은 기공이 채워져 반응 소결된 SSIC 소재가 만들어집니다. 이 공정은 무압력 SSIC 소재에 비해 속도가 빠르고 비용이 절감됩니다. 소결 온도 이러한 반응형 SSIC 소재를 생산하는 데 필요한 것은 이것뿐입니다. 반응 소결 공정은 대형 소재 제작에 효과적이지만, 생산된 소재는 일반적으로 밀도가 균일하지 않습니다. 일부 소재는 최종 생산 후 균열이 발생하기도 합니다. 또한 반응 소결 공정은 환경 친화적이지 않습니다. 반응 소결 SSIC 소재의 큰 기공률로 인해 무압력 소결 SSIC보다 기체와 액체가 더 많이 투과되기 때문입니다.

실리콘 카바이드의 무압력 소결

고순도 초미립 SiC 분말을 고체로 가열하는 무압력 소결을 통해 SSIC 소재를 제조할 수 있습니다. 세라믹 재료. 이는 고체상 소결 및 액체상 소결의 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다.

고상소결

이러한 유형의 소결에는 붕소와 탄소와 같은 두 가지 고용체가 존재하는데, 이를 첨가제라고 합니다. 붕소는 SiC 계면의 뇌 경계 에너지를 감소시키는 반면, 탄소는 SiC 계면에서 이산화규소(탄화규소)를 제거하여 표면 에너지를 증가시킵니다. 고상 소결에는 알루미나(Al₂O₃), 질화붕소(BN), 또는 탄화붕소와 알루미나의 조합과 같은 다른 첨가제가 사용됩니다.

액상 소결

이 단계에서는 Y2O3-Al2O3와 같은 다양한 공융 산화물을 첨가제 또는 단일 원소로 사용할 수 있습니다. 이 단계는 낮은 온도에서 더 잘 작동합니다. SiC의 치밀화는 SiC 입자의 이동, 즉 낮은 공융점에서 발생하는 질량의 확산 및 이동을 통해 달성됩니다.

일부 제조업체 액상 소결 방법은 고상 소결보다 열 안정성이 좋고, 필요한 원자재가 적으며, 생산 비용이 낮기 때문에 선호합니다.

전반적으로, 탄화규소의 무압력 소결은 더 높은 순도와 더 높은 밀도를 가진 우수한 SSIC 소재를 제공합니다. 즉, 고온 전자 장치를 생산하는 산업이나 높은 정밀도와 열 안정성이 요구되는 응용 분야에서도 활용될 수 있습니다. 하지만 시간과 생산 비용을 절감하고 싶다면 반응 소결 공정을 통해 소결된 SiC를 생산할 수 있습니다. 따라서 이 두 가지 공정 중 어떤 것을 선택할지는 원하는 작업과 원하는 응용 분야에 따라 달라집니다.

소결 실리콘 카바이드와 실리콘 카바이드의 비교

소결 탄화규소(SSIC)는 초미세 고순도 SiC 입자를 소결하여 단단하고 초고체 세라믹 소재로 만든 SiC 세라믹 소재의 한 종류입니다. 반면, 탄화규소(SiC)는 고급 세라믹 소재 실리콘과 카바이드로 만들어졌습니다. SiC는 인공적인 형태인 카보런덤이나 자연적 형태인 모이사나이트로 존재합니다. 이 두 원소(실리콘과 탄소)는 첨단 산업에서 고온에서 화학적으로 결합되어 높은 압축 강도, 경도, 열 안정성, 내식성 및 내화학성을 가진 세라믹 소재를 생산합니다. SiC 소재는 주로 연마재, 세라믹 방열판, 기계 부품, 항공우주 및 자동차 엔진 부품 등과 같은 단단하고 표면이 단단한 소재 생산에 사용될 수 있습니다.

SSIC 소재는 일반적으로 실리콘 카바이드 소재보다 우수합니다. 이 소재는 강한 열에 의해 더욱 강화되고, 기공이 감소했으며, 실리콘 카바이드 구성 요소에 비해 전기 및 열 전도도가 크게 향상되었습니다.

무압력 소결 실리콘 카바이드의 응용 분야

무압력 소결 실리콘 카바이드는 오늘날 다양한 분야에서 매우 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 그중 일부는 다음과 같습니다.

제조업

이러한 고성능 무압력 SSIC 소재를 사용하면 중공업 기계에서 씰 링, 슬라이드 베어링, 견고하고 내마모성이 뛰어난 부품을 생산할 수 있습니다.

전기 산업

오늘날의 전기 산업에서는 이러한 SSIC 세라믹 소재를 사용하여 반도체, 무기 및 포병, 고온 전력 전자 장치 및 장비를 만들 수 있습니다. 이는 뛰어난 압축 강도와 열악한 환경에서도 견딜 수 있는 능력 덕분입니다.

야금 산업

무압력 소결 탄화규소는 열이나 전기 전도성의 빠른 전달이 필요한 금속 기구 및 장비 생산에 사용할 수 있습니다. 세라믹 방열판, 연소 노즐, 가마 내벽 부품 등과 같은 소재에 사용됩니다.

유리 산업

창문, 자동차 앞유리, 사이드 미러, 광학 기기 등 유리로 만든 재료는 모두 무압력 소결 SiC 소재로 만들 수 있습니다.

무압력 소결 실리콘 카바이드의 현재 시장 동향 및 시장 가치

세계 경제를 살펴보면 무압력 소결 실리콘 카바이드 시장은 놀라운 속도로 성장하고 있습니다. 그 이유가 궁금하시죠? 현재 시장에는 무압력 SSIC 소재를 포함한 실리콘 카바이드 세라믹과 다양한 등급의 소재를 대체할 만한 더 나은 제품이 없기 때문입니다.

2023년 전 세계 무압소결 SiC 시장 규모는 1조 4,000억 달러($23억)로, 1조 4,000억 달러($30억)가 넘는 대규모 시장이었습니다. 따라서 투자를 고려하신다면 2024년부터 2030년까지 연평균 성장률(CAGR)이 8.51%(TP3T)에 달할 것이라는 점을 염두에 두시기 바랍니다. 따라서 2030년까지 시장 규모는 1조 4,000억 달러($38억)에 달할 것으로 예상됩니다.

여기에서 GGSCeramics저희는 저렴한 가격으로 압력이 없는 소결 실리콘 카바이드 세라믹 소재의 최상의 조합을 제공하여 고객의 세라믹 요구를 충족시켜 드립니다.

자주 묻는 질문

탄화규소는 어떤 온도에서 소결됩니까?

탄화규소는 1950°C~2200°C의 온도 범위에서 소결됩니다.

탄화규소 소재에는 제한이 있습니까?

네, 강도가 높기 때문에 매우 취성이 강하고 강한 충격이나 기계적 충격에 잘 반응하지 않습니다.

SiC의 강성은 무엇입니까?

탄화규소 소재의 강성은 약 440~490 GPa입니다. 이는 어떤 형태의 기계적 응력을 받아도 원래 형태를 유지할 수 있음을 나타냅니다.

결론

무압 소결 실리콘 카바이드는 저렴하면서도 효과적인 실리콘 카바이드 세라믹 소재입니다. 향상된 기계적 특성, 초고순도, 높은 밀도, 그리고 다양한 분야에서의 다양한 응용 분야를 통해 가까운 미래에 혁신을 거듭하며 더욱 발전할 것입니다. 이러한 실리콘 카바이드 소재와 제품에 주목해 주십시오.