소결 실리콘 카바이드란 무엇입니까?
소결 실리콘 카바이드는 첨단 엔지니어링 세라믹 소재입니다. 일반적인 연삭재일 뿐만 아니라 반도체 및 항공과 같은 첨단 기술 분야에서 필수적인 핵심 소재입니다. 뛰어난 성능으로 인해 고온 내성, 내식성 및 내마모성이 요구되는 분야에 선호되는 소재 중 하나입니다.
일반적으로 진공 또는 불활성 환경에서 2000℃~2600℃의 고온에서 탄화규소 분말을 소결하여 만들어집니다.
고온 소결을 통해 탄화규소 분말 입자가 서로 결합하여 밀도가 높은 구조를 형성(99% 이상의 밀도 달성)하여 밀도와 기계적 강도가 높아지고 더 큰 압력과 응력을 견딜 수 있습니다.
소결 실리콘 카바이드의 특성
마모 및 내마모성
소결 탄화물은 내마모성이 우수합니다. 고속 마찰, 고압, 입자 마모와 같은 가혹한 작업 조건에서도 소결 탄화규소는 매우 낮은 마모율과 안정적인 치수 정밀도를 유지할 수 있습니다. 메카니컬 씰, 베어링, 펌프 본체와 같은 고속 구동 부품에 사용할 수 있습니다.
내식성 특성
소결 탄화규소는 뛰어난 내식성을 가지고 있습니다. 강산, 강알칼리, 유기 용매 등 다양한 부식성 매질에서 뛰어난 내식성으로 안정적으로 보관할 수 있습니다. 강산, 강알칼리, 유기 용매 등 다양한 부식성 매질에서 안정성을 유지할 수 있습니다. 소결 탄화규소는 일부 화학, 석유 및 제지 산업에서 광범위하게 사용됩니다.
온도 강도 및 크리프 저항성
소결 탄화규소의 가장 주목할 만한 특징 중 하나는 탁월한 고온 성능입니다. 1750°C에 가까운 매우 높은 온도에서도 상온과 유사한 강도를 유지할 수 있습니다. 더 중요한 것은, 높은 탄성 계수와 결정 구조 덕분에 소결 탄화규소는 고온 및 고압 환경에서 매우 강한 크리프 저항성을 가지며, 연속 응력 하에서도 크리프 변형이 거의 발생하지 않아 고온 구조 부품 및 고온 부품에 적합한 소재입니다.
열충격 성능
소결 실리콘 카바이드는 내열충격성 또한 우수합니다. 이는 다양한 우수한 특성이 함께 작용하는 구조입니다. 높은 열전도도(125 W/mK)는 열을 빠르고 고르게 전달하여 국부 응력 발생을 효과적으로 방지합니다. 또한, 낮은 팽창 계수(4.0×10⁻⁶/℃)는 온도에 따른 치수 변화를 최소화할 수 있습니다.
우수한 열충격 저항성으로 인해 소결된 탄화규소는 고온로 및 열교환기와 같이 온도 변화가 빠른 환경에서 더욱 신뢰할 수 있습니다.
다른 유형의 실리콘 카바이드
반응결합 실리콘 카바이드(RBSiC)는 소결 실리콘 카바이드에 비해 생산 비용이 낮고 치수 수축률도 작지만, 기계적 강도와 내식성은 상대적으로 낮습니다. 반응결합 실리콘 카바이드의 일반적인 밀도는 3.06 g/cm³이며, 최대 작동 온도는 약 1300°C입니다.
CVD 실리콘 카바이드는 초고순도(>99.9995%)로 잘 알려져 있으며, 특히 반도체 산업의 까다로운 요구 사항에 적합합니다. 그러나 생산 비용이 높고 크고 복잡한 형상의 부품 제조에는 한계가 있습니다.
액상 소결 탄화규소는 소결 보조제를 첨가하면 더 낮은 온도에서 밀도를 높일 수 있고 기계적 성질이 더 좋지만, 고온 성능은 상대적으로 낮습니다.
소결 SiC의 장점과 한계
장점:
- 우수한 고온 및 기계적 성질을 가지고 있으며 고온(1600°C)에서도 양호한 안정성을 유지할 수 있습니다.
- 내식성
- 높은 경도와 내마모성
- 우수한 열전도도와 강한 열충격 저항성
한정:
- 생산 비용이 높다
- 가공이 어렵고 특수한 가공장비가 필요합니다.
- 소결된 실리콘 카바이드의 인성은 상대적으로 낮을 것입니다.
소결 실리콘 카바이드의 응용 분야
고온 응용 분야
소결 탄화규소는 우수한 고온 강도와 내산화성을 가지고 있습니다. 1600°C의 고온에서도 안정적으로 작동하며, 열교환기, 버너 부품, 킬른 부속품 및 기타 용도의 제조에 사용될 수 있습니다.
산업용 응용 분야
소결 탄화규소는 뛰어난 내마모성과 경도를 자랑하며, 기계적 씰, 베어링, 펌프 본체 부품 등 내마모성이 요구되는 분야에 매우 적합합니다. 탁월한 성능으로 장기간 사용이 가능하며 치수 안정성이 우수합니다.
화학 응용 분야
소결 탄화규소는 내식성이 뛰어나 다양한 강산, 강알칼리 및 부식성 매질에 견딜 수 있습니다. 화학 산업에 이상적인 소재이며, 일부 화학 펌프 부품, 열교환기, 반응기 라이닝 등에 사용됩니다.
반도체 응용 분야
반도체 산업에서 소결 탄화규소는 매우 중요합니다. 반도체 제조 장비에 필수적인 핵심 소재입니다. 웨이퍼 캐리어, 공정 챔버 부품, 열처리 장치 등을 제조할 수 있습니다. 소결 탄화규소의 특성은 이러한 용도에 완벽하게 부합합니다.
자동차 항공우주
자동차 및 항공우주 산업은 소재 선정 측면에서 매우 까다롭고, 우수한 기계적 및 열적 특성이 요구되며, 소결 탄화규소는 이러한 요건을 충족합니다. 자동차의 제동 시스템, 엔진 부품, 터보차저와 같은 고온 및 고속 구동 부품에 사용될 수 있으며, 항공우주 산업에서는 엔진 고온부 부품, 방열 시스템 등 핵심 부품에 주로 사용됩니다.
결론
제조 공정의 지속적인 최적화와 혁신을 통해 소결 탄화규소의 성능은 지속적으로 향상되고 그 응용 범위는 더욱 확대될 것입니다. 동시에, 소결 탄화규소는 현대 산업에서 대체 불가능한 역할을 수행하고 있습니다.