より堅牢な産業オートメーションシステムのためのSiC

はじめに：最新のオートメーションの目に見えないバックボーン – カスタム炭化ケイ素

効率性、精度、信頼性を絶え間なく追求する中で、最新の産業オートメーションシステムは、材料科学の限界を押し広げています。ソフトウェアとロボット工学が脚光を浴びることが多いですが、重要なコンポーネントに使用される基盤となる材料も同様に重要な役割を果たします。これらの高度な材料の中で、 カスタム炭化ケイ素（SiC） は、ますます要求の厳しい用途の目に見えないバックボーンを提供する、縁の下の力持ちとして登場しています。半導体製造から航空宇宙、自動車に至るまで、産業オートメーションは、極端な条件に耐え、寸法安定性を維持し、長寿命を提供するコンポーネントに依存しています。金属や従来のセラミックスなどの従来の材料は、過酷な化学物質、高温、摩耗、または超高純度の必要性に直面すると、しばしばその能力を発揮できません。ここで、炭化ケイ素の独自の特性が輝きを放ち、高性能産業用途に不可欠な要素となっています。カスタマイズはこれらの利点をさらに増幅し、エンジニアがオートメーションプロセスの特定の課題に合わせて SiC コンポーネントを設計できるようにし、生産性の向上、ダウンタイムの削減、優れた最終製品の品質につながります。オートメーションが進化し続け、より洗練されたプロセスを組み込み、より過酷な環境で動作するにつれて、カスタム SiC のような堅牢で信頼性の高い材料の需要はますます高まり、次世代産業機械の基礎となるでしょう。

炭化ケイ素が要求の厳しい産業オートメーション環境で優れている理由

炭化ケイ素（SiC）は、工業用自動化環境の厳しい要求に比類なく適した、物理的および化学的特性の優れた組み合わせを備えています。多くの従来の材料とは異なり、SiCは、他の材料が故障するような条件下でもその構造的完全性と性能特性を維持します。その適合性は、いくつかの重要な属性に起因します。

• 卓越した硬度と耐摩耗性： SiCは、ダイヤモンドに次いで、市販されている最も硬いセラミック材料の一つです。これは、優れた耐摩耗性、耐浸食性、耐スライド摩耗性に繋がります。自動化システムでは、SiC製のガイドレール、ベアリング、ノズル、エンドエフェクタなどのコンポーネントは、材料損失を最小限に抑えながら数百万回のサイクルに耐えることができ、一貫した精度を確保し、メンテナンス間隔を大幅に延長します。
• 高温安定性： 工業用自動化には、鋳造所、熱処理、半導体製造など、高温で動作するプロセスがよく含まれます。SiCは優れた熱安定性を示し、1400℃を超える温度（特定のグレードではさらに高い温度）でもその強度と機械的特性を維持します。また、熱膨張率が低く、温度変動中の寸法変化を最小限に抑えるため、精密機械にとって重要です。
• 優れた熱伝導性： セラミックでありながら、多くのグレードのSiCは高い熱伝導率を提供します。この特性は、パワーエレクトロニクスモジュール、高周波スピンドル、プラズマエッチングコンポーネントなど、自動化された機器の重要な領域から熱を迅速に放散するために不可欠です。効率的な熱管理は、過熱を防ぎ、コンポーネントの寿命を延ばし、システムの安定性を維持します。
• 化学的不活性と耐食性： 化学処理、半導体製造、その他の産業の自動化システムでは、腐食性物質が扱われることがよくあります。SiCは、高温下でも、幅広い酸、アルカリ、溶融塩に対して高い耐性を示します。この化学的慣性は、汚染やコンポーネントの劣化を防ぎ、プロセスの純度と機器の長寿命を保証します。
• 高剛性と低密度： SiCは高いヤング率を誇り、非常に硬く、負荷がかかっても変形しにくいことを意味します。この特性と、同様の剛性を持つ多くの金属と比較して比較的低い密度を組み合わせることで、高い比剛性を持つコンポーネントが得られます。これは、高速ロボットアームや自動化機械の可動部品にとって特に有利であり、低慣性と高い剛性が迅速かつ正確な動きに不可欠です。
• 電気的特性： SiCは絶縁体として使用されることが多いですが、半導体でもあります。これにより、過酷な環境で動作できる高出力、高周波電子デバイスなど、自動化内の特殊な用途に使用できます。ドープされたSiCは、特定の電気伝導率要件に合わせて調整することもでき、コンポーネント設計の多様性を提供します。

これらの特性を組み合わせることで、SiCコンポーネントは、これまで以上に困難な条件下で、より長く、より高い精度で動作できる、より堅牢で信頼性の高い効率的な自動化システムに直接貢献します。

カスタマイズが鍵：ピークオートメーション性能のための SiC の調整

炭化ケイ素の固有の特性は印象的ですが、 カスタムSiC部品 を作成する能力は、工業用自動化におけるピーク性能の可能性を真に解き放ちます。既製のコンポーネントにはいくつかの利点があるかもしれませんが、特定の自動化システムの独自の動作ストレスと幾何学的制約に合わせて調整されたアプリケーション固有の設計は、変革的な改善をもたらす可能性があります。カスタマイズにより、エンジニアや設計者は、問題のある金属またはセラミック部品をSiCに置き換えるだけでなく、SiCの強みを最大限に活用するために、コンポーネントまたはサブアセンブリを再設計することができます。

自動化におけるカスタムSiCの利点には、以下が含まれます。

• 機能と耐久性のための最適化された形状： 自動化システムには、複雑な動きと相互作用が伴うことがよくあります。カスタムSiCコンポーネントは、機能的な性能を向上させる特定の形状、輪郭、および機能を備えて設計できます。たとえば、デリケートなウェーハハンドリングタスク用に設計されたエンドエフェクタや、正確な流体分配用に設計されたノズルなどです。形状は、応力集中を最小限に抑え、動的な自動化環境でよくある課題である機械的衝撃や振動に対する耐性を向上させるように最適化することもできます。
• 既存システムとの統合： カスタマイズにより、SiC部品を既存の機械にシームレスに統合できます。取り付けポイント、インターフェース、および全体的な寸法を正確に一致させることができ、周囲の機器のコストのかかる変更の必要性を減らします。これは、互換性が最重要であるアップグレードおよび改造プロジェクトにとって重要です。
• アプリケーション固有の材料グレードの選択： すべてのSiCが同じではありません。さまざまな製造プロセス（反応結合、焼結、CVDなど）により、密度、多孔性、および二次相が異なるSiC材料が得られ、さまざまな性能特性が得られます。カスタマイズにより、アプリケーションの要求に完全に合致する特性（最大動作温度、熱伝導率、電気抵抗率など）を持つ最も適切なSiCグレードを選択できます。
• 効率とスループットの向上： より軽量で、より剛性が高く、耐摩耗性に優れ、またはより高い温度で動作できるSiCコンポーネントを設計することにより、自動化システムは、より速いサイクルタイム、より高い精度、およびスループットの向上を達成できることがよくあります。たとえば、より軽量で剛性の高いSiCロボットアームは、振動を抑えながら、より速い加速と減速を可能にします。
• ダウンタイムとメンテナンスコストの削減： 特定の過酷な条件下での長寿命のために設計されたカスタムSiCコンポーネントは、部品交換とメンテナンス介入の頻度を大幅に削減します。これにより、全体的な機器効率（OEE）が向上し、総所有コストが削減されます。 OEM SiCソリューション、これは、より信頼性の高い、市場性の高い最終製品に繋がります。
• プロトタイピングと反復設計： 評判の良いSiCサプライヤーは、プロトタイピングと反復設計フェーズを通じて、クライアントと緊密に連携できます。この共同アプローチにより、最終的なSiCコンポーネントが、自動化システム内の意図された機能に完全に最適化され、開発サイクルの早い段階で予期せぬ課題に対処することが保証されます。

本質的に、炭化ケイ素部品を調整することで、高性能材料が戦略的なエンジニアリングソリューションに変わり、自動化システムは、標準材料または既製のコンポーネントではこれまで達成できなかったレベルの効率、信頼性、および精度で動作できるようになります。この調整されたアプローチは、今日の高度な製造環境で競争力を獲得するための基本です。

産業オートメーションコンポーネントに最適な SiC グレードの選択

適切なグレードの炭化ケイ素を選択することは、工業用自動化システム内のコンポーネントの性能、長寿命、および費用対効果に直接影響する重要な決定です。さまざまな製造プロセスにより、独特の微細構造と特性プロファイルを持つSiC材料が得られます。これらの違いを理解することは、材料を自動化アプリケーションの特定の要求に合わせるための鍵となります。以下に、一般的に使用されるSiCグレードと、自動化部品との関連性を示します。

SiCグレード	主な特徴	典型的な自動化アプリケーション	考察
反応性炭化ケイ素 (RBSiC / SiSiC)	優れた機械的強度、優れた耐摩耗性と耐食性、比較的複雑な形状が可能、中程度のコスト。遊離ケイ素をいくつか含んでいます（通常は8〜15％）。	耐摩耗ライナー、ノズル、ポンプコンポーネント（シャフト、スリーブ、インペラ）、メカニカルシール、キルン家具、ハンドリングシステム用の精密コンポーネント。	遊離ケイ素の存在は、最高動作温度（約1350℃）を制限し、特定の腐食性化学環境で反応する可能性があります。
焼結炭化ケイ素（SSiC）	非常に高い純度（通常は98％以上SiC）、優れた高温強度、優れた耐食性と耐摩耗性、優れた耐熱衝撃性。遊離ケイ素は含まれていません。	ベアリング、ブッシュ、メカニカルシール面、半導体処理装置部品（エッチングリング、チャック）、バルブコンポーネント、熱交換器チューブ、高純度化学物質ハンドリング用のコンポーネント。	通常、RBSiCよりも高価です。その極度の硬度のため、機械加工がより困難になる可能性があります。形状の複雑さは、RBSiCと比較して制限される可能性があります。
窒化ケイ素結合炭化ケイ素（NBSiC)	優れた耐熱衝撃性、高強度、優れた耐摩耗性、溶融金属に対する耐性。SiC粒子が窒化ケイ素によって結合されて形成されます。	鋳造コンポーネント（例：熱電対保護チューブ、るつぼ）、キルン家具、非鉄金属ハンドリングのコンポーネント、バーナーノズル。	特定の環境では、SSiCと比較して全体的な耐食性が低くなる可能性があります。特性は、特定の結合相によって異なる場合があります。
化学気相成長（CVD）SiC	超高純度（99.999％以上）、優れた表面仕上げ、コーティングやモノリシック部品の形成が可能、優れた耐薬品性。	半導体ウェーハ処理部品（サセプタ、ガスシャワーヘッド、ダミーウェーハ）、高純度光学部品、グラファイトまたはその他のSiCグレードの保護コーティング。	SiCグレードの中で最もコストが高い。通常、極度の純度または特定の表面特性が最優先される用途に使用されます。一部の用途では、より薄いセクションまたはコーティングに限定されます。
再結晶炭化ケイ素（RSiC）	高い気孔率、優れた耐熱衝撃性、良好な高温強度。SiC粉末を非常に高温で焼成して作られます。	キルン家具（ビーム、ポスト、プレート）、バーナー部品、高温焼成プロセスのセッター。	気孔率が高いほど、SSiCやRBSiCなどの高密度SiCグレードに比べて機械的強度と耐摩耗性が低くなります。気密シールや高い耐摩耗性を必要とする用途には適していません。

材料選定プロセスは、 自動化部品の 温度、化学的暴露、機械的負荷、摩耗メカニズム、電気的または熱的伝導性の要件など、動作環境の徹底的な分析を行う必要があります。これらのニュアンスを理解している経験豊富なSiCサプライヤーに相談することが不可欠です。彼らは、最適なグレードに関するガイダンスを提供し、単一の標準グレードには見られない独自の特性の組み合わせが用途に必要とされる場合に、複合材料や表面改質のオプションについて議論することさえできます。これにより、選択されたSiCコンポーネントが、特定の自動化コンテキスト内で最適な性能と信頼性を確実に提供できます。

自動化システムにおける SiC コンポーネントの重要な設計上の考慮事項

自動化システム向けの炭化ケイ素で部品を設計するには、従来の金属やプラスチックを扱うのとは異なる考え方が必要です。SiCの固有の脆性は、その信じられないほどの硬度と剛性によって相殺されますが、製造可能性、構造的完全性、および最適な性能を確保するために、設計の詳細に細心の注意を払う必要があることを意味します。効果的な SiC設計エンジニアリング は、その強みを活かしながら、その限界を軽減することに焦点を当てています。

主な設計上の考慮点は以下の通り：

• 脆性の管理：
  • シャープな角やエッジを避ける： 鋭い内角は応力集中器として機能します。応力を分散させ、欠けや破損のリスクを軽減するために、十分な半径と面取りを組み込む必要があります。外側のエッジも面取りまたは丸める必要があります。
  • 引張応力を最小限に抑える： SiCは、引張よりも圧縮の方が大幅に強力です。設計は、可能な限りSiCコンポーネントを圧縮荷重下に保つことを目指すべきです。有限要素解析（FEA）を使用して、応力分布を慎重に分析します。
  • 耐衝撃性： SiC部品を直接的な衝撃から保護するように設計します。衝撃が避けられない場合は、アセンブリにコンプライアント材料または衝撃吸収機能を組み込むことを検討してください。
• 形状と製造性：
  • シンプルさ： 複雑な形状は可能ですが、特にRBSiCでは、より単純な形状の方が一般的に製造が容易でコストも安価です。複雑な機能は、機械加工時間とコストを増加させます。
  • 壁の厚さ： 可能であれば、焼結（SSiCの場合）または反応結合中の応力を避けるために、均一な壁の厚さを維持します。構造的に正当化され、製造可能でない限り、過度に薄いセクションは避けてください。最小壁厚は、SiCグレードと製造プロセスによって異なります。
  • アスペクト比： 非常に高いアスペクト比（たとえば、長くて細いロッドや幅が広くて薄いプレート）は、破損することなく製造および取り扱うことが難しい場合があります。
  • 穴と特徴： 穴やその他の機能のサイズ、間隔、位置は慎重に検討する必要があります。エッジや互いに近すぎる穴は、弱点を作成する可能性があります。
• 接合と組み立て：
  • 直接ねじ切りを避ける： SiCに直接ねじ切りを行うことは、その脆性のため、一般的に推奨されていません。代わりに、金属インサート、ろう付け、焼きばめ、またはクランプ機構を使用してください。
  • 熱膨張の差： SiCを他の材料（特に金属）に接合する場合は、熱膨張係数（CTE）の違いを慎重に検討してください。CTEのミスマッチに対応し、熱サイクル中の応力蓄積を防ぐために、コンプライアント中間層または特定の接合設計が必要になる場合があります。
• 公差と表面仕上げ：
  • 実際の公差： 非常に厳しい公差は、製造コストを大幅に増加させます。コンポーネントの機能に本当に必要な公差を指定してください。
  • 表面仕上げの要件： 必要な表面仕上げは、用途（たとえば、シール面、摩耗面、光学部品）によって異なります。より滑らかな仕上げには、より広範な研削とラッピングが必要であり、コストが加算されます。
• 負荷分散：
  • 荷重がSiCコンポーネント全体にできるだけ均等に分散されるようにします。点荷重は、高い局所応力と潜在的な故障につながる可能性があります。必要に応じて、コンプライアントガスケットまたはパッドを使用してください。
• コストへの影響：
  • 設計の選択は、コストに直接影響します。複雑な形状、厳しい公差、細かい表面仕上げ、および広範な機械加工は、SiCコンポーネントの価格を増加させます。製造コストを念頭に置きながら、機能性を考慮して設計を最適化します。

のSiCコンポーネントの効果的な設計は、 精密自動化、例えば、 ロボット部品、 または センサーハウジングは、多くの場合、エンドユーザーのエンジニアリングチームとSiCメーカーとの緊密な連携を伴います。これにより、設計が理論的に健全であるだけでなく、実際的に製造可能で費用対効果も高くなります。早期の相談は、コストのかかる再設計を防ぎ、より堅牢で信頼性の高い自動化ソリューションにつながる可能性があります。

精度を達成：SiC による公差、表面仕上げ、寸法精度

産業自動化の分野では、精度は多くの場合、交渉の余地がありません。ロボットの動きの精度、センサーの読み取りの信頼性、材料処理システムの効率はすべて、厳密な仕様で製造されたコンポーネントに依存しています。炭化ケイ素は、その極度の硬度にもかかわらず、非常に 厳しい公差、細かい 表面仕上げ、および優れた 寸法安定性を実現するように処理できるため、最も要求の厳しい自動化用途に適しています。

このレベルの精度をSiCで達成するには、いくつかの段階と考慮事項が含まれます。

• 焼成時と機械加工時の公差：
  • 表面は比較的粗く、初期SiC粉末の粒子サイズと焼結プロセスを反映したテクスチャがあります。一般的なRa（平均粗さ）値は、1μm〜5μm以上の範囲になる可能性があります。これは、窯道具のような用途では許容される場合があります。 SiC部品が最初に成形（たとえば、プレス、スリップキャスティング、射出成形など）され、焼成または焼結されると、特定の固有の寸法公差が発生します。これらの「焼成時」の公差は通常、より広く、多くの場合、SiCグレード、サイズ、および部品の複雑さによって、寸法の±0.5％から±2％の範囲です。一部の重要度の低い自動化用途では、焼成時の公差が許容される場合があります。
  • 機械加工された公差： より高い精度を必要とする用途では、焼結後の機械加工（研削、ラッピング、研磨）が必要です。ダイヤモンド工具を使用すると、SiCを機械加工して非常に厳しい公差、多くの場合、マイクロメートル（たとえば、重要な機能の場合は±0.005 mm以上）を達成できます。これは 精密SiC機械加工 特殊な工程です。
• 表面仕上げ能力：
  • SiC部品の表面仕上げは、多くの自動化タスクにおける性能にとって重要です。例えば、メカニカルシールは、適切なシールを確保し、摩擦を最小限に抑えるために、高度に研磨された表面（Ra < 0.2 µm）を必要とします。ベアリングや耐摩耗部品も、摩耗率を低減するために滑らかな表面から恩恵を受けます。
  • 実現可能な表面仕上げは、比較的粗い焼成表面から、ラッピングと研磨によって得られる高度に研磨された鏡面仕上げまで多岐にわたります。標準的な研削仕上げは通常Ra 0.4～0.8 µmの範囲ですが、ラッピングと研磨された表面はRaを達成できます。 < 0.05 µm。
• 寸法安定性：
  • SiCの主な利点の1つは、熱膨張係数が低く、剛性が高いため、幅広い温度範囲にわたって優れた寸法安定性があることです。仕様通りに製造されたSiC部品は、寸法と形状を維持し、一貫性を確保します。 自動化精度 熱的変動や高い機械的負荷の下でも。これは、自動検査システムにおけるメトロロジーステージ、光学ベンチ、または精密ガイドなどのコンポーネントにとって重要です。
• 実現可能な精度の影響要因：
  • SiCグレード： SiCの特定のグレードは、被削性と最終的な達成可能な精度に影響を与える可能性があります。例えば、より微細な粒度のSSiCは、より粗い粒度のRBSiCよりも、より厳しい公差とより微細な仕上げに加工できることがよくあります。
  • 部品形状： 内部構造やアクセスしにくい表面を持つ複雑な形状は、厳しい公差に加工することがより困難になる可能性があります。
  • 機械加工の専門知識と設備： SiCで高精度を実現するには、特殊なダイヤモンド研削盤、経験豊富な機械工、および堅牢なメトロロジー能力が必要です。
  • コスト： より厳しい公差とより微細な表面仕上げは、必然的に製造時間とコストの増加につながることを認識することが重要です。したがって、仕様は、機能的に必要な範囲を超えてはなりません。

自動化におけるSiC部品の公差と表面仕上げを指定する場合、エンジニアは部品の機能要件を明確に伝える必要があります。設計段階で知識豊富なSiCサプライヤーと緊密に連携することで、性能ニーズと製造コストのバランスを取り、最終的な部品が自動化システムの全体的な精度に効果的に貢献する、現実的で達成可能な仕様を確立できます。

耐久性の向上：SiC オートメーション部品の後処理技術

炭化ケイ素は本質的に耐久性がありますが、特定の後処理技術は、工業用自動化における特定の要求の厳しい用途における性能、寿命、および適合性をさらに向上させることができます。これらの処理は、表面特性を改善し、気孔率を封止し、または機能層を追加するように設計されており、最終的に 部品の寿命 および 摩耗部品 およびその他の重要な要素の信頼性。

SiC自動化部品の一般的な後処理技術には以下が含まれます。

• 研磨とラッピング：
  • 目的 正確な寸法公差と特定の表面仕上げを達成するため。研削は、ダイヤモンドホイールを使用して材料を除去し、部品を正確に成形します。ラッピングは、微細な研磨スラリーとラッピングプレートを使用して、非常に平坦で滑らかな表面を、厳しい平行度で生成します。
  • 自動化におけるメリット： ベアリング、シール面、ガイドレール、メトロロジー部品など、高精度を必要とする部品に不可欠です。滑らかで正確な寸法を持つ表面は、摩擦、摩耗を低減し、シール効率を向上させます。
• 研磨：
  • 目的 ラッピングのさらなる洗練、非常に滑らかな、多くの場合鏡面のような表面（低いRa値）を達成するために使用されます。
  • 自動化におけるメリット： 光学用途（ただし、一般的な工業用自動化ではあまり一般的ではありません）および、表面からの粒子発生を最小限に抑えることが重要な超高純度用途（半導体ハンドリング装置など）に不可欠です。また、動的シールのスティクションを低減するのにも役立ちます。
• エッジホーニング/面取り：
  • 目的 鋭いエッジとコーナーを除去し、小さな半径または面取りを作成するため。
  • 自動化におけるメリット： SiCのような脆性材料では、エッジでのチッピングやクラッキングのリスクを大幅に低減します。これにより、取り扱い、組み立て、および操作中の部品の堅牢性が向上します。
• シーリング（多孔質グレードの場合）：
  • 目的 一部のSiCグレード（特定のタイプのRBSiCやRSiCなど）には、残留気孔率がある場合があります。シーリングには、ガラス、樹脂、またはCVD SiCなどの材料で表面の細孔を含浸させることが含まれます。
  • 自動化におけるメリット： 腐食性媒体の侵入を防ぐことで耐薬品性を向上させ、真空または圧力用途の気密性を高め、内部応力集中を低減することで強度を高めることができます。
• コーティング（例：CVD SiC、ダイヤモンドライクカーボン– DLC）：
  • 目的 特定の表面特性を付与するために、別の材料の薄い層をSiC基板に塗布します。たとえば、CVD SiCコーティングをRBSiCに塗布して、その純度と耐薬品性を高めることができ、DLCコーティングを塗布して、摩擦と摩耗をさらに低減できます。
  • 自動化におけるメリット： A SiCコーティング 半導体処理に必要な超高純度表面を費用対効果の高い方法で提供したり、高負荷摩耗用途のトライボロジー性能を向上させたりできます。
• クリーニングとパッシベーション：
  • 目的 製造または取り扱いからの汚染物質を除去するための特殊な洗浄プロセス。これにより、部品が、特に半導体、医療、または食品加工の自動化において、厳しい清浄度要件を満たしていることが保証されます。パッシベーションを使用して、SiCの自然な保護酸化層を強化できる場合があります。
  • 自動化におけるメリット： プロセスの完全性を確保し、敏感な製品またはプロセスの汚染を防ぎます。

適切な後処理ステップの選択は、SiCの特定のグレード、部品の形状、および自動化システム内でのその意図された機能に大きく依存します。たとえば、単純な構造支持は、基本的な研削とエッジ面取りのみを必要とする場合がありますが、動的シール面は、非常に細かい仕上げへのラッピングと研磨を必要とします。包括的な後処理能力を備えたSiCメーカーと連携することで、部品が目的に適した状態で納品され、指定された自動化の役割で最適な性能と耐久性を提供できるようになります。

課題への対応：オートメーションにおける SiC の材料脆性と機械加工の複雑さ

多くの利点があるにもかかわらず、炭化ケイ素を産業用自動化システムに組み込むことは、課題がないわけではありません。最も重要な2つのハードルは、SiCの本質的な脆性と、その機械加工に関連する複雑さであることがよくあります。これらを理解する SiC材料の課題 および 設計緩和 そして 高度な機械加工 を採用することは、実装を成功させるために不可欠です。

材料の脆性への対処：

ほとんどの先進セラミックと同様に、炭化ケイ素は脆性破壊挙動を示します。これは、破壊靭性が超えたときに突然破壊するだけで、金属のように塑性変形しないことを意味します。この特性は、設計と取り扱いにおいて慎重な検討が必要です。

• 設計戦略：
  • ストレス管理： すべての内部および外部コーナーに十分な半径を採用して、応力集中を低減します。有限要素解析（FEA）は、高応力領域を特定し、引張応力を最小限に抑えるように設計を最適化するのに非常に役立ちます。
  • 圧縮負荷： SiC部品が最も強力な圧縮荷重の下に主に配置されるように部品を設計します。
  • 衝撃保護： SiC部品を直接の衝撃から保護します。衝撃の可能性がある場合は、衝撃を吸収するために、コンプライアント材料（エラストマーなど）をアセンブリに組み込むことを検討してください。
  • サポートと取り付け： 取り付けポイントでの均一な荷重分布を確保します。局所的な応力を誘発する可能性のある点荷重やクランプの締めすぎは避けてください。
• 取り扱いと組み立て：
  • 脆性材料の適切な取り扱い手順について人員を訓練します。SiC部品を落としたり、ノックしたりしないでください。
  • 組み立て中に適切な工具と治具を使用して、偶発的な損傷を防ぎます。
• 素材の選択：
  • 特定のSiCグレード（強化SiC複合材料など、ただしあまり一般的ではありません）または特定の微細構造を持つSiCは、わずかに改善された破壊靭性を提供する場合があります。ただし、主な緩和戦略は健全な設計のままです。
• 耐熱衝撃性： 多くのSiCグレードは、高い熱伝導率と低い熱膨張率により熱衝撃への耐性に優れていますが、極端かつ急激な温度変化は依然として破壊を引き起こす可能性があります。用途における熱勾配とサイクリングを分析し、これが大きな懸念事項である場合は、優れた熱衝撃性能で知られるグレード（SSiCやNBSiCなど）を選択してください。

機械加工の複雑さを克服する：

炭化ケイ素は非常に硬いため、機械加工が非常に困難で時間がかかります。従来の機械加工工具は効果がなく、特殊なダイヤモンド工具と技術が必要です。

• 機械加工プロセス：
  • 研磨： 焼結または成形後のSiC部品の形状と寸法を決定するための主な方法。ダイヤモンド研削砥石と注意深く制御された条件が必要です。
  • ラッピングとポリッシング： 非常に細かい表面仕上げと、高い平面度/平行度を実現するために使用されます。