カーボランダムとしても知られる炭化ケイ素は、ケイ素-炭素化合物です。この化合物は、鉱物モアッサナイトの構成成分です。炭化ケイ素の自然発生形態は、フランスの薬剤師であるフェルディナンド・アンリ・モアッサン博士にちなんで名付けられました。モアッサナイトは通常、隕石、キンバーライト、コランダムに微量含まれています。これが、ほとんどの市販の炭化ケイ素の製造方法です。天然の炭化ケイ素は地球上で見つけるのが難しいですが、宇宙には豊富に存在します。

炭化ケイ素のバリエーション

シリコン カーバイド製品は、商用エンジニアリング アプリケーションで使用するために 4 つの形態で製造されています。これらには以下が含まれます

焼結炭化ケイ素 (SSiC)

反応結合炭化ケイ素 (RBSiC または SiSiC)

窒化結合シリコンカーバイド (NSiC)

再結晶炭化ケイ素 (RSiC)

ボンドの他のバリエーションには、SIALON ボンド シリコン カーバイドが含まれます。また、CVD シリコン カーバイド (CVD-SiC) もあります。これは、化学気相堆積によって生成される非常に純粋な化合物です。

炭化ケイ素を焼結するには、焼結温度で液相を形成するのに役立つ焼結助剤を添加して、炭化ケイ素粒子を結合させる必要があります。

炭化ケイ素の主な特性

熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さい。この特性の組み合わせにより、優れた耐熱衝撃性が提供されるため、炭化ケイ素セラミックスは幅広い産業で役立ちます。また、半導体であり、その電気的特性により、幅広い用途に適しています。また、極端な硬度と耐食性でも知られています。

炭化ケイ素の応用

炭化ケイ素は幅広い産業で使用できます。

その物理的硬度により、研削、ホーニング、サンドブラスト、ウォータージェット切断などの研磨加工プロセスに適しています。

割れたり変形したりせずに非常に高温に耐える炭化ケイ素の能力は、スポーツカー用のセラミックブレーキディスクの製造に使用されています。また、防弾チョッキの装甲材料として、またポンプ シャフト シールのシール リング材料としても使用され、シリコン カーバイド シールと接触して高速で作動することがよくあります。摩擦界面によって発生する摩擦熱を放散できる炭化ケイ素の高い熱伝導率は、これらの用途において大きな利点となります。

材料の表面硬度が高いため、滑り、浸食、腐食摩耗に対する高いレベルの耐性が必要な多くのエンジニアリング用途で使用されています。通常、これは、油田用途のポンプまたはバルブで使用されるコンポーネントに適用されます。この場合、従来の金属コンポーネントは過度の摩耗率を示し、急速な故障につながります。

この化合物の半導体としての並外れた電気的特性は、超高速および高電圧の発光ダイオード、MOSFET、およびハイパワー スイッチング用のサイリスタの製造に最適です。

熱膨張係数、硬度、剛性、および熱伝導率が低いため、天体望遠鏡のミラーに最適です。シン フィラメント パイロメトリーは、シリコン カーバイド フィラメントを使用してガスの温度を測定する光学技術です。

また、極度の高温に耐えなければならない発熱体にも使用されます。また、高温ガス冷却原子炉の構造支持にも使用されます。