탄화규소(SiC)는 실리콘과 탄소의 합성 화합물로, 뛰어난 경도와 광범위한 산업 응용 분야로 잘 알려져 있습니다. 탄화규소를 만드는 과정에는 원료 준비, 합성, 성형 및 소결을 포함한 여러 단계가 포함됩니다. 기계적, 열적, 화학적, 물리적 특성이 우수하여 전통산업과 첨단기술 분야에서 널리 사용되는 소재입니다. 튜브와 같은 탄화규소 세라믹의 생산에는 탄화규소 분말을 소결 첨가제와 혼합하고 이를 극도로 높은 온도로 가열하여 밀도가 높고 내구성이 뛰어난 제품을 만드는 과정이 포함됩니다.
설명된 핵심 사항:
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원료 준비:
- 자연적으로 발생하는 탄화규소는 극히 드물고 모아사나이트로만 발견되기 때문에 탄화규소는 합성적으로 생산됩니다.
- 주요 원료는 실리콘과 탄소이며, 고온에서 결합되어 탄화규소를 형성합니다.
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합성과정:
- 탄화규소의 합성에는 일반적으로 규사(SiO2)와 탄소(일반적으로 석유 코크스 형태)의 혼합물이 전기 저항로에서 1700°C~2500°C 온도로 가열되는 애치슨 공정이 포함됩니다.
- 화학 반응은 SiO2 + 3C → SiC + 2CO입니다.
- 이 공정을 통해 탄화규소 결정이 형성되고, 이 결정은 분쇄되어 크기와 순도에 따라 등급이 결정됩니다.
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성형 및 성형:
- 튜브와 같은 탄화규소 세라믹은 탄화규소 분말과 비산화물 소결 첨가제를 혼합하여 제조됩니다.
- 그런 다음 원하는 최종 제품에 따라 주조, 건식 압축 또는 압출 등 다양한 방법을 사용하여 혼합물을 성형합니다.
- 복잡한 모양의 경우 주조 및 건식 프레싱과 같은 기술이 특히 유용합니다.
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소결:
- 성형 후 탄화규소 제품은 일반적으로 2000°C~2600°C 사이의 매우 높은 온도에서 소결됩니다.
- 소결은 재료의 밀도를 높여 밀도, 경도 및 치수 안정성이 높은 제품을 만드는 중요한 단계입니다.
- 높은 소결 온도는 최종 제품의 다공성을 최소화하고 우수한 기계적 특성을 보장합니다.
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실리콘 카바이드 세라믹의 응용:
- 탄화 규소 세라믹은 기술 세라믹 및 도자기 소결을 위한 수용 캡슐 및 머플 생산과 같은 전통 산업에서 널리 사용됩니다.
- 첨단 기술 분야에서 실리콘 카바이드는 뛰어난 특성으로 인해 반도체, 원자력, 국방 및 우주 기술에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
- 탄화 규소 발열체는 압축 또는 압출 후 소결하여 생산되므로 고온 응용 분야에 적합합니다.
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가공성 및 전기적 특성:
- 실리콘 카바이드 세라믹은 저항률을 제어하도록 설계되어 복잡한 표면을 빠르고 정확하게 처리하기 위한 방전 가공(EDM)에 사용할 수 있습니다.
- 저항률을 100Ω·cm 이하로 제어하면 탄화 규소 세라믹을 EDM으로 가공할 수 있어 대형 부품이나 복잡한 모양의 부품을 제조하는 데 유리합니다.
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실리콘 카바이드 세라믹의 특성:
- 탄화규소 세라믹은 높은 경도, 내마모성, 강도 등 우수한 기계적 특성을 나타냅니다.
- 또한 높은 열 전도성과 낮은 열팽창 등 뛰어난 열 특성을 갖고 있어 고온 응용 분야에 적합합니다.
- 화학적으로 탄화규소는 부식과 산화에 대한 저항력이 뛰어나 열악한 환경에서도 내구성이 향상됩니다.
요약하면, 탄화규소 제조 공정에는 고온에서 규소와 탄소를 합성한 후 성형 및 소결을 거쳐 치밀하고 내구성이 뛰어난 세라믹 제품을 생산하는 과정이 포함됩니다. 이 제품은 뛰어난 기계적, 열적, 화학적 특성으로 인해 전통 산업과 첨단 산업 모두에서 널리 사용됩니다. 탄화 규소 세라믹에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 실리콘 카바이드 세라믹 .
요약표:
| 단계 | 세부 |
|---|---|
| 원료 준비 | 실리콘과 탄소를 이용한 합성생산; 자연적으로 발생하는 SiC는 드물다(모이사나이트). |
| 합성과정 | 애치슨 공정: 1700°C~2500°C에서 SiO2 + 3C → SiC + 2CO. 순도에 따라 분쇄되고 등급이 매겨집니다. |
| 성형 및 성형 | 소결 첨가제와 혼합; 주조, 건식 프레싱 또는 압출을 통해 성형됩니다. |
| 소결 | 치밀화, 최소 다공성 및 높은 내구성을 위해 2000°C~2600°C로 가열됩니다. |
| 응용 | 전통 산업(예: 머플)과 첨단 기술 분야(예: 반도체)에 사용됩니다. |
| 속성 | EDM을 통해 경도, 열전도율, 내식성, 가공성이 우수합니다. |
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