高性能アプリケーションにおける炭化ケイ素セラミック部品の幅広い採用を牽引する産業需要

中国、西安 — 高温、腐食性、機械的に要求の厳しい条件下で動作できる材料に対する要件が高まる中、無加圧焼結炭化ケイ素 (SSiC) セラミック部品複数の産業分野で広く採用されています。

業界の観察によると、SSiC 材料は、性能の安定性が重要な半導体処理、化学システム、熱機器に適用されています。

半導体製造では、ウェーハキャリア、プロセスチューブ、発熱体などの炭化ケイ素コンポーネントが 1200°C を超える環境で使用されます。

低い熱膨張係数 (~4.0 *10-6 /K) や高い熱伝導率 (~116 W/m・K) などの材料特性により、熱サイクル中の寸法安定性がサポートされます。

同様に、炉や熱処理用途では、SSiC コンポーネントが窯の家具、セッター プレート、構造支持体として使用されます。空気中での最大使用温度は 1650°C であり、ΔT 350°C を超える耐熱衝撃性を備えているため、この材料は繰り返しの加熱と冷却の条件に適しています。

化学処理システムでは、炭化ケイ素部品は一般にシールリング、ポンプ部品、耐食性ライニングに使用されます。

制御された条件 (撹拌しながら 125 ～ 300 時間の浸漬) でのテスト データは次のことを示しています。

• 98% H₂SO₄、100°C での腐食速度は約 1.8 mg/cm²・年
• 100°C、50% NaOH 中での腐食速度は約 2.5 mg/cm²・年

これらの値は、システム設計や動作条件にもよりますが、一般に長期の産業用途に適した範囲内であると考えられます。

炭化ケイ素セラミックは、熱的および化学的環境以外にも、ブッシュ、シール面、構造部品などの摩耗が重要な用途にも使用されています。

一般的な特性には、約 93 HRA の硬度と約 410 GPa の弾性率が含まれ、機械的負荷下での変形や摩耗に対する耐性をサポートします。

SSiC コンポーネントは、2100°C を超える無加圧焼結プロセスとそれに続く精密機械加工によって製造されます。

報告されている製造能力には次のものが含まれます。

• 寸法公差 ±0.02mmまで
• 表面粗さRa≦0.8μmまで
• 複雑な形状を作成する機能

このようなパラメータは、厳しい公差と一貫した組み立てパフォーマンスを必要とする用途に関連します。

産業用システムは極限の動作条件下でより高い信頼性を要求し続けるため、SSiC などの材料が機器設計において果たす役割はますます大きくなることが予想されます。

高温、腐食性媒体、機械的磨耗を伴う用途は、今後も炭化ケイ素セラミック部品の採用を促進する主な要因となる可能性があります。