炭化ケイ素粉末の作り方

一般にカーボランダムと呼ばれる炭化ケイ素は、ダイヤモンドのように硬く、耐摩耗性に優れています。さらに、そのセラミック特性により、高温環境や電圧環境に適している。

Lelyプロセスで製造されたパウダーは、宝石として使用するためにモアッサナイトの原石にカットすることができる。

情報源

炭化ケイ素（SiC）はカーボランダム（krbnm）としても知られ、ケイ素と炭素の非常に硬い化合物で、天然ではモアッサナイトという鉱物として形成され、19世紀後半から研磨剤として大量生産されている。SiCを結合させて硬質セラミックスにしたり、窒素、リン、ベリリウム、アルミニウムをドープすることで、n型またはp型の半導体を形成することができる。

工業用SiCは通常、シリカサンドを石油コークスのような炭素源とともに開放炉で高温に加熱するアチソン法で製造され、純度に応じて緑色または黒色の粒が得られる。

SiCは優れた熱伝導性と耐食性で知られている。低熱膨張係数、高強度/硬度比、化学的安定性、機械加工のしやすさから、高級耐火物/研磨材/セラミックスなど多くの工業用途の主要原料として使用されている[16]。

加工

炭化ケイ素 (SiC) は、あらゆる温度での化学的不活性、耐熱衝撃性、高い焼結性などのユニークな特性を持つ技術用セラミック材料です。SiCは、キルン家具や流体処理装置、ベアリングや摩耗部品の製造など、さまざまな技術セラミック用途に使用されている。SiCのその他の用途としては、ディーゼルパティキュレートフィルターや弾道保護などがあります。ワシントンミルズは、ANSI、FEPA、JIS規格に適合した原料を製造できる粉砕、研削、分級装置を提供しています。

SiC粉末は、その初期状態と炭素源によって粒径が異なる場合がある。SiC合成のための一般的な準備プロセスは、炭素-熱還元によるものである。これは、200メック未満のSiO2を1モル含む混合物を、1.5～3モルの炭素源と反応させることを含み、酸浸出、加熱、および得られた溶液を反応させることで、ガラス炭素が生成されなくなる。

XRD定量分析によって製造されたSiC粉末は、粒子形状、粒度組成、比表面分析を用いてさらに分析される。重要な特性には、粒子形状、粒度組成、比表面などがある。SiC粒子は一般的に、平坦で破片状の構造を示し、その境界には転位格子によって特徴づけられる欠陥のある部分構造があります。

特徴

炭化ケイ素は、様々な産業分野への応用を可能にする多くのユニークな特性を持っています。さらに、化学的に不活性で、耐摩耗性、高温までの耐熱性、優れた引張強度と低熱膨張係数を備えており、これらの特性が炭化ケイ素を多くの産業用途に適しています。

炭化ケイ素の製造工程は、その特性と用途に多大な影響を及ぼす。エドワード・グッドリッチ・アチソンが開発したアチソン法は、石英砂、石油コークス、木材チップの混合物を超高温に加熱して化学反応を起こし、炭化ケイ素の結晶を生成するものである。

この砥粒粉末は、精密な寸法と滑らかな仕上げを実現するために、航空宇宙産業や自動車産業で部品のホーニングやラッピングに一般的に使用されているほか、セラミック、ガラス製造、鋼鉄やその他の金属の製造にも使用されている。アルター・テクノロジーは、この材料を使って宇宙の過酷な条件にも耐えられる無線回路を作った。

アプリケーション

炭化ケイ素セラミックは、その硬度（モース硬度＞9）、化学的不活性、低熱膨張係数、熱と衝撃の両方に対する耐性により、様々な用途で優れた非酸化物材料です。炭化ケイ素は、その熱伝導性特性により、耐摩耗性部品耐火物セラミックスの耐摩耗性部品として、また半導体や電気用途として使用されています。

SiCを製造するには、メーカーはまず高温でアモルファスシリカを炭素と結合させる。炭素源としては通常、石炭コークスを使用するが、その前に微粉砕し、少量のボーキサイトと混合してプリフォームを形成する。その後、目的の用途に応じて、窒素ドーピング（n型SiC）またはホウ素、アルミニウム、ガリウムのドーピング（p型SiC）が行われる。

その後、メーカーはこのプリフォームを利用し、反応による連結または化学蒸着によって立方晶炭化ケイ素を製造する。反応による連結は、より一般的に採用されている方法である。この方法では、プリフォームを1410℃に加熱し、窒素またはホウ素をドープしてn型SiCを製造する。化学気相成長法では、プロセスにより多くのエネルギーと設備が必要となるが、反応による連結では、必要なエネルギーははるかに少なくて済む。

導電性半導体グレードのSiCパウダーは、第三世代のn型導電性炭化ケイ素単結晶を成長させるための様々な方法におけるユニークな成長ニーズを満たすように設計されています。このタイプのパウダーは、ボイドの少ない最適な粒度分布を有し、6Nを超える製品純度レベルを提供します。