실리콘 카바이드(SiC)는 높은 열전도율, 낮은 열팽창, 뛰어난 경도 등의 유리한 특성으로 잘 알려져 있습니다.
하지만 이러한 특성은 몇 가지 과제를 안고 있습니다.
실리콘 카바이드의 과제에 대한 4가지 주요 인사이트
1. 제조상의 어려움
실리콘 카바이드는 매우 단단하기 때문에 정밀 부품으로 제작하기가 어렵습니다.
기존의 가공 방법은 재료의 경도 때문에 효과적이지 않습니다.
CVD SiC로 정밀 부품을 제작하려면 다이아몬드 연삭 기술을 통해 완성해야 합니다.
이 공정은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 다이아몬드 공구와 연삭에 필요한 에너지가 비싸기 때문에 비용도 많이 듭니다.
또한 SiC의 전기적 특성, 특히 낮은 전기 저항으로 인해 미세한 피처를 만들기 위해서는 방전 가공(EDM)과 같은 특수 기술을 사용해야 합니다.
이로 인해 SiC 부품 제조의 복잡성과 비용이 증가합니다.
2. 열 충격 민감도
SiC는 높은 열전도율(120-270W/mK)과 낮은 열팽창(4.0x10-6/°C)으로 일반적으로 열충격 저항에 기여하지만, 급격한 온도 변화는 여전히 열 응력을 유발하여 미세 균열을 일으킬 수 있습니다.
이러한 열충격에 대한 민감성은 급격한 가열 또는 냉각이 필요한 애플리케이션에서 신중한 고려가 필요합니다.
고온에서 형성되는 보호 실리콘 산화물 코팅은 이 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있지만 완전한 해결책은 아닙니다.
엔지니어는 손상을 방지하기 위해 온도가 점진적으로 전환되는 부품을 설계해야 하며, 이로 인해 SiC 부품의 작동 유연성이 제한될 수 있습니다.
3. 특수 처리 기술
SiC의 고유한 특성에는 특수 처리 기술이 필요합니다.
예를 들어, 특정 전기적 특성을 가진 SiC를 생산하기 위해 화학 기상 증착(CVD) 방식이 사용됩니다.
이 공정은 복잡하고 온도, 압력, 가스 조성을 정밀하게 제어해야 하므로 생산 비용이 많이 드는 방식입니다.
또한 제작에 EDM과 다이아몬드 연삭을 사용하려면 숙련된 작업자와 정교한 기계가 필요하기 때문에 SiC 생산의 비용과 복잡성이 더욱 증가합니다.
4. 높은 비용과 복잡성
요약하면 실리콘 카바이드는 높은 열전도율, 낮은 열팽창, 뛰어난 경도 등 다양한 이점을 제공하지만, 이러한 특성은 제조, 열충격 민감도, 특수 가공 기술의 필요성 측면에서 상당한 과제를 안고 있습니다.
이러한 요인으로 인해 SiC 작업의 비용과 복잡성이 높아지므로 다양한 애플리케이션에서 사용할 때 신중하게 고려해야 합니다.
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