실리콘 카바이드(SiC)는 실리콘과 탄소의 합성으로 생산된 매우 단단한 결정질 화합물입니다. 높은 내마모성, 기계적 특성 및 열적 특성으로 인해 기술 세라믹으로 분류됩니다.
결정 구조 및 유형:
실리콘 카바이드는 폴리타입으로 알려진 여러 가지 형태로 존재하며, 두 가지 주요 형태는 α-SiC와 β-SiC입니다. β-SiC는 실리콘(Si)과 탄소(C)가 면 중심의 정육면체 격자를 형성하는 정육면체 결정계를 가지고 있습니다. 반면 α-SiC는 4H, 15R, 6H를 포함한 100가지 이상의 폴리타입이 있으며, 산업용 애플리케이션에서는 6H가 가장 일반적입니다. 이러한 형태 사이의 전환은 온도에 따라 달라지며, β-SiC는 1600°C 이하에서 안정적이고 더 높은 온도에서는 α-SiC로 변합니다.생산 방법:
- 실리콘 카바이드의 산업 생산에는 여러 가지 방법이 있습니다:
- Acheson 방법(전통적인 탄화 환원법): 이 방법은 고순도 석영 모래 또는 분쇄된 석영 광석과 석유 코크스, 흑연 또는 무연탄 미세 분말의 혼합물을 흑연 전극을 사용하여 2000°C 이상으로 가열하는 것입니다. 이 공정을 통해 α-SiC 분말이 합성됩니다.
- 이산화규소 저온 탄화 환원: 이 방법은 Acheson 방법과 유사하지만 합성 온도(1500~1800°C)를 낮춰 순도가 높은 β-SiC 분말을 생산합니다.
실리콘-탄소 직접 반응: 이 방법은 금속 실리콘 분말과 탄소 분말을 1000~1400°C에서 직접 반응시켜 고순도 β-SiC 분말을 생성합니다.
- 응용 분야:
- 실리콘 카바이드는 고유한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다:반도체 산업:
- 탄화규소는 경도가 높고 마모가 적으며 실리콘 웨이퍼와 열팽창계수가 비슷하기 때문에 연삭 디스크, 고정구 및 반도체 재료로 사용됩니다. 이러한 특성으로 인해 고속 연삭 및 연마에 적합합니다.발열체:
SiC는 고온 강도와 열충격 저항성으로 인해 산업용 용광로용 발열체에 사용됩니다.세라믹 응용 분야:
세라믹 소재인 SiC는 다른 세라믹에 비해 전기 전도도가 높기 때문에 프레스 또는 압출 후 소결하여 생산하는 요소에 적합합니다.
