이름과 화학적 성질
문자 SiC는 실리콘과 탄소의 화학 기호이므로 SiC는 두 원소가 1:1 비율로 공유 결합된 화합물인 탄화규소이며 몰 질량은 몰당 약 40g입니다. 광물 모이사나이트처럼 자연적으로는 거의 발생하지 않으며 본질적으로 모든 상업용 재료는 합성입니다. 탄화규소는 모스 경도가 9~9.5 정도, 누프 경도가 2,500에 가까운 매우 단단한 물질로, 표면에 실리카 보호층이 형성되어 고온에서도 강도를 유지하고 산화에 강합니다. 이론적 밀도는 입방센티미터당 약 3.21그램이며, 전력 전자 분야에서 사용되는 기초가 되는 순수한 형태의 전기적 반도체입니다.
실리콘 카바이드 생산 방법
벌크 탄화규소는 애치슨 용광로에서 만들어지며, 고순도 석영사와 탄소(보통 석유 코크스)의 혼합물은 충전물이 섭씨 2,000도 이상의 반응 온도에 도달할 때까지 흑연 코어를 통해 전류를 흘려 가열됩니다. 제품은 파쇄, 제분, 스크리닝 및 등급 분류되는 대형 잉곳으로 형성되며 공정은 에너지 집약적이므로 탄화규소 생산은 전력이 저렴한 곳에 집중됩니다. 세라믹 및 반도체 작업용 미세 분말은 실리콘과 탄소의 반응 및 입자 크기가 제어된 매우 고순도 물질을 제공하는 증기상 공정을 비롯한 다른 경로를 통해 만들어집니다.
검정색 및 녹색 연마재 등급
두 가지 친숙한 연마재 등급은 석영 모래와 석유 코크스로 만들어지고 일반적으로 범용 작업에 적합한 낮은 탄화규소 함량을 포함하는 검은색 탄화규소와 더 높은 탄화규소 함량과 더 날카롭고 부서지기 쉬운 입자를 생성하는 더 순수한 충전재로 만들어진 녹색 탄화규소입니다. 검은색 입자는 블라스팅, 연삭 휠 및 코팅된 연마재의 주철, 석재, 유리 및 비철 금속에 사용되는 반면, 녹색 입자는 초경합금 및 기타 단단하고 부서지기 쉬운 재료와 열 발생이 제한되어야 하는 작업에 선호됩니다. 둘 다 메쉬 크기에 따라 등급이 지정되며 각 메쉬 번호는 입자 크기 범위를 정의하며 등급의 탄화규소 함량은 비연마성 미네랄의 양을 결정합니다.
내화물 및 세라믹 형태
탄화규소는 높은 열전도율, 내열 충격성, 화학적 안정성으로 인해 벽돌, 캐스터블, 가마 가구의 원료로 내화물에 사용됩니다. 높은 열 전도성과 높은 온도 강도로 인해 열 교환기 및 버너 구성 요소에 유용합니다. 접착 및 소결된 탄화규소 세라믹은 경도와 내마모성이 결정적인 특성인 기계적 씰, 펌프 부품, 마모 플레이트, 노즐 및 갑옷의 역할을 합니다. 반응 결합 재료는 탄화규소와 탄소 프리폼에 용융된 실리콘을 침투시켜 만드는 반면, 소결 재료는 첨가제로 치밀화되며, 두 공정은 서로 다른 다공성, 강도 및 비용 프로필을 제공합니다.
전기 및 반도체 용도
실리콘 카바이드는 밴드갭이 넓은 반도체이며, 낮은 스위칭 손실로 고전압 및 고온에서 작동하는 능력으로 인해 전력 전자 분야에서 중요해졌습니다. 장치는 물리적 증기 수송을 통해 고순도 분말로 성장한 단결정 웨이퍼를 기반으로 제작되며, 웨이퍼는 마이크로파이프 결함, 전위 및 도펀트 농도에 대한 매우 엄격한 제한을 충족해야 합니다. 동일한 고순도 분말이 반도체 등급 세라믹과 고온 용광로에 사용되는 발열체에 사용됩니다. 이러한 모든 용도에서 순도 요구 사항은 연마 등급 재료의 순도 요구 사항을 훨씬 뛰어넘기 때문에 킬로그램당 가격이 블라스팅 그릿과 전자 등급 웨이퍼 사이의 크기 순서에 따라 다릅니다.
자주 묻는 질문
Q: SiC는 무엇을 의미합니까?
SiC는 실리콘과 탄소의 화합물인 탄화규소(silicon carbide)의 약자로, 문자는 단순히 두 원소를 1:1 비율로 화학 기호로 나타낸 것입니다.
Q: 탄화규소는 어떤 용도로 사용되나요?
연삭 및 블라스팅용 연마재, 내화 원료, 씰 및 마모 부품용 구조용 세라믹, 전력 전자 분야의 와이드 밴드갭 반도체로 사용됩니다.
Q: 검정색과 녹색 실리콘 카바이드의 차이점은 무엇입니까?
흑색 입자는 덜 순수한 전하로 만들어지며 주철, 석재 및 비철금속의 일반적인 연마 작업에 적합한 반면, 녹색 입자는 더 순수하고 날카로우며 초경합금과 같은 경질 재료에 선호됩니다.
Q: 탄화규소는 얼마나 단단합니까?
모스 경도는 약 9~9.5이고 누프 경도는 2,500에 가깝습니다. 이는 다이아몬드와 입방정 질화붕소 다음으로 가장 단단한 벌크 산업용 재료에 속합니다.
Q: 탄화규소는 천연인가요, 합성인가요?
거의 모든 상업용 탄화규소는 석영 모래와 탄소로 Acheson 용광로에서 생산되는 합성 물질이지만, 희귀한 천연 형태가 광물인 모아사나이트로 존재합니다.
질문: 전자 등급 탄화규소는 왜 그렇게 비쌉니까?
반도체 웨이퍼는 매우 높은 순도의 분말로 성장해야 하며 연마성 또는 내화성 재료의 요구 사항을 훨씬 뛰어 넘는 결정 결함 및 도펀트에 대한 매우 엄격한 제한을 충족해야 하기 때문입니다.