反応焼結炭化ケイ素(SiSiC)と無圧焼結炭化ケイ素(SSiC)の比較:技術比較

炭化ケイ素セラミックスは、半導体、高温、腐食性の産業環境で広く使用されている。その中でも, 反応結合炭化ケイ素(SiSiC) そして 無加圧焼結炭化ケイ素(SSiC) は、根本的に異なる2つの材料系を表している。どちらもSiCをベースにしているが 組成、微細構造、性能限界、コスト構造 は有意に異なる。. 

炭化ケイ素(SiC)部品

素材構成

SiSiC(反応結合炭化ケイ素)

SiSiCは、多孔質カーボンまたはSiC-カーボンプリフォームに溶融シリコンを浸透させることによって製造される。浸潤中、シリコンは炭素と反応して二次的なSiCを形成し、一方、SiCの一部は炭素と反応して二次的なSiCを形成する。 フリーシリコンは最終構造に残る.

典型的な組成(重量比):

  • SiC: ≧ 83%

  • フリーSi: ≤ 16%

遊離シリコンの存在は、緻密化と寸法安定性を向上させるが、材料の上限温度と腐食限界を規定する。.

SSiC(無加圧焼結炭化ケイ素)

SSiCは高純度SiC粉末から製造され、外圧をかけない固体焼結によって緻密化される。得られた微細構造は ほぼ100% SiC, 粒界がきれいで、遊離シリコン相がない。.

典型的な純度:

  • SiC含有量: ≈ 99%

物理的および機械的特性

密度と気孔率

  • SiSiC: 密度 ≥ 3.02 g/cm³、気孔率 ≤ 0.3%

  • SSiC: 密度≈ 3.15 g/cm³、開気孔率ほぼゼロ

より高い密度と純度により、SSiCは過酷な条件下でも優れた機械的信頼性を発揮する。.

強度と弾性特性

プロパティ SiSiC SSiC
曲げ強さ(20) ≥ 250 MPa ≈ 450 MPa
曲げ強さ(1200) ≥ 280 MPa 高い強度を維持
弾性率 ≥ 300 GPa ≈ 430 GPa
破壊靭性 - ≈ 4 MPa-m¹ᐟ
ポアソン比 - 0.14

熱性能

プロパティ SiSiC SSiC
熱伝導率(25) ≥ 140 W/m-K ≈ 110 W/m-K
熱膨張係数 (4.5 ± 0.5) ×10-⁶ /K ≈ 4.0 ×10-⁶ /K
最高使用温度 ~1350 °C >1600 °C
融点 - ~2800 °C
比熱 - 0.8 J/g-K

電気的特性

プロパティ SSiC
誘電率 (1 MHz) ≈ 10
誘電損失(1MHz) ≈ 0.001
絶縁耐力 ~1 × 10⁶ V/cm
電気抵抗率 10⁷-10⁹ Ω-cm
SSiCは広い温度範囲で安定した絶縁挙動を示し、高信頼性の電子環境に適しています。.

代表的なアプリケーション

SiSiCアプリケーション

  • 半導体サセプターとサポートプレート

  • 窯道具とローラー部品

  • 熱交換器

  • 大型構造部品

SSiCアプリケーション

  • 高級メカニカルシール

  • 高温半導体プロセス部品

  • 腐食性の強い化学環境

  • 航空宇宙および高信頼性システム

関連リンク