최고의 정밀 부품을 위한 SiC 사출 성형

첨단 산업 응용 분야에서 성능, 효율성 및 내구성을 끊임없이 추구하면서 극한 조건을 견딜 수 있는 재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 탄화규소(SiC)는 탁월한 특성을 제공하며 선두 주자로 부상했습니다. 그러나 복잡한 SiC 부품을 경제적이고 고정밀도로 제조하는 것은 지속적인 과제였습니다. 복잡하고 순형상의 SiC 부품을 까다로운 여러 분야에 걸쳐 제작할 수 있는 새로운 가능성을 열어주는 혁신적인 제조 공정인 탄화규소 사출 성형(SiC IM)을 소개합니다. 이 블로그 게시물에서는 SiC 사출 성형의 세계를 자세히 살펴보고, 응용 분야, 장점, 설계 고려 사항, 이 첨단 기술을 활용하기 위해 올바른 전문가와 파트너 관계를 맺는 방법을 살펴봅니다.

1. 소개: SiC 사출 성형으로 정밀성의 시작

탄화규소(SiC)는 뛰어난 경도, 높은 열전도율, 우수한 내마모성 및 화학적 불활성으로 유명합니다. 전통적으로 SiC를 복잡한 형태로 성형하는 데에는 밀도가 높은 블록에서 감산 제조(가공)가 포함되었으며, 이는 시간과 비용이 많이 들고 상당한 재료 폐기물을 발생시킵니다. 금속 사출 성형(MIM) 및 플라스틱 사출 성형에서 채택된 첨단 세라믹 성형 기술인 SiC 사출 성형은 이러한 패러다임을 혁신합니다.

SiC IM 공정은 4가지 주요 단계로 구성됩니다.

1. 공급 원료 준비: 미세 SiC 분말은 다성분 바인더 시스템(일반적으로 폴리머 및 왁스)과 균일하게 혼합되어 플라스틱처럼 사출 성형할 수 있는 원료를 생성합니다.
2. . SiC 페이스트가 다이를 통해 강제로 밀려 나옵니다. 가열된 원료는 고압 하에서 정밀하게 가공된 금형 캐비티에 주입되어 "그린" 부품을 형성합니다. 이 단계에서는 좁은 공차로 복잡한 형상을 만들 수 있습니다.
3. 바인더 제거: 그린 부품은 바인더를 제거하기 위해 바인더 제거 공정을 거칩니다. 이는 일반적으로 용매 추출 및/또는 열 분해를 포함하는 다단계 공정으로, "브라운" 부품이 생성됩니다.
4. 소결: 브라운 부품은 제어된 분위기에서 매우 높은 온도(종종 2000°C 초과)에서 소결됩니다. 소결하는 동안 SiC 입자가 함께 융합되어 부품이 조밀해지고 수축되어 최종 재료 특성 및 치수를 얻습니다.

이 기술은 기존의 세라믹 가공 방법으로는 달성하기 어렵거나 불가능한 복잡한 설계를 갖춘 맞춤형 SiC 부품이 필요한 산업에 매우 중요합니다. 순형상 또는 준순형상 부품을 생산할 수 있는 능력은 비용이 많이 들고 어려운 후가공의 필요성을 크게 줄여 중대량 생산에 대한 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

2. 새로운 지평선 열기: SiC 사출 성형 부품의 주요 응용 분야

SiC가 제공하는 고유한 특성의 조합과 사출 성형의 설계 자유도는 이러한 부품을 광범위한 산업 분야에서 필수 불가결하게 만듭니다. 다음은 몇 가지 주요 응용 분야입니다.

• 반도체 제조: 웨이퍼 취급 부품(예: 척, 엔드 이펙터, 링), 챔버 부품 및 고순도, 열적 안정성 및 플라즈마 침식 저항성이 필요한 고정 장치.
• 자동차: 가혹한 조건에서 작동하는 제동 시스템, 엔진 부품(예: 터보차저 로터, 밸브 트레인 부품) 및 펌프용 씰의 내마모성 부품. 자동차 부품에 대한 SiC의 수요는 전기 자동차 및 첨단 운전자 지원 시스템의 증가와 함께 빠르게 증가하고 있습니다.
• 항공우주 및 방위: 로켓 노즐, 터빈 엔진 핫 섹션 부품, 장갑, 광학 시스템용 미러 기판 및 고온 강도 및 산화 저항성이 필요한 리딩 에지용 부품.
• 전력 전자: SiC의 우수한 열전도율 및 전기 절연성을 활용하는 고전력 모듈용 방열판, 기판 및 패키징 부품.
• 재생 에너지: 고온 안정성 및 내식성이 필요한 태양열 발전소, 연료 전지 및 기타 시스템용 부품.
• 야금 및 고온 처리: 극한 온도 환경에서 사용되는 가마 가구, 용광로 부품, 도가니, 노즐 및 열전대 보호 튜브.
• 화학 처리: 부식성 화학 물질 및 연마성 슬러리에 노출된 씰, 펌프 부품(임펠러, 샤프트, 베어링), 밸브 부품 및 노즐.
• LED 제조: LED 생산을 위한 MOCVD 반응기에서 사용되는 서셉터 및 기타 부품으로, 고순도 및 열적 균일성이 요구됩니다.
• 산업 기계: 펌프, 밸브, 연삭 매체 및 절삭 공구의 마모 부품으로, 내구성과 내마모성이 중요합니다.
• 석유 및 가스: 연마성 및 부식성 환경에 노출된 다운홀 도구, 유량 제어 밸브 및 내마모성 부품용 부품.
• 의료 기기: 외과 도구 및 이식형 장치용 생체 적합성 및 내마모성 부품(특수 등급 및 인증이 필요함).
• 철도 운송: 제동 시스템 및 전력 전자 장치용 부품.
• 원자력: SiC의 방사선 저항성 및 고온 안정성을 활용하는 구조 부품 및 연료 피복재.

SiC 사출 성형기의 다재다능함은 제조업체가 이러한 다양한 요구 사항을 정밀하고 효율적으로 충족할 수 있도록 해줍니다.

3. SiC 사출 성형을 선택하는 이유? 까다로운 산업 분야를 위한 탁월한 장점

기술 세라믹 부품 생산을 위해 SiC 사출 성형을 선택하면 특히 복잡성과 성능이 가장 중요한 경우 매력적인 장점이 제공됩니다.

• 복잡한 형상: SiC IM은 언더컷, 내부 나사산 및 다양한 벽 두께와 같은 기능을 갖춘 복잡한 3차원 형상을 생산하는 데 탁월하며, 이는 프레스 및 가공과 같은 기존의 세라믹 성형 방법으로는 매우 어렵거나 불가능합니다.
• 고정밀 및 좁은 공차: 이 공정을 통해 순형상 또는 준순형상 부품을 제작하여 비용이 많이 들고 어려운 후소결 가공의 필요성을 최소화할 수 있습니다. 달성 가능한 공차는 종종 마이크론 범위입니다.
• 재료 특성: SiC IM 부품은 탄화규소의 탁월한 고유 특성을 유지합니다.
  • 뛰어난 내마모성: 마모, 침식 및 마찰과 관련된 응용 분야에 이상적입니다.
  • 높은 열전도율: 전력 전자 장치 및 열 관리 시스템에서 열 발산에 탁월합니다.
  • 뛰어난 경도: 다이아몬드 다음으로, 내마모성에 기여하고 날카로운 모서리를 유지할 수 있습니다.
  • 고온 강도 및 안정성: 고온(등급에 따라 최대 1600°C 이상)에서 기계적 특성을 유지합니다.
  • 뛰어난 화학적 불활성 및 내식성: 공격적인 화학 물질, 산 및 알칼리에 견딥니다.
  • 낮은 열팽창: 광범위한 온도 범위에서 치수 안정성을 제공합니다.
  • 우수한 전기적 특성: 순도와 첨가제에 따라 절연체 또는 반도체가 될 수 있습니다.
• 대량 생산을 위한 비용 효율성: 초기 툴링 비용은 상당할 수 있지만, SiC IM은 재료 낭비 감소, 인건비 절감, 2차 가공 최소화로 인해 중대량 생산에 매우 비용 효율적입니다.
• 재료 활용: 넷 셰이프 공정으로서, 재료 낭비는 감산 제조에 비해 현저히 낮습니다.
• 일관성 및 반복성: 공정 매개변수가 최적화되면 SiC IM은 배치 간에 매우 일관된 부품을 제공합니다.

이러한 장점은 SiC 사출 성형을 통해 생산된 정밀 세라믹 부품을 기술의 경계를 넓히는 엔지니어와 설계자에게 최고의 솔루션으로 만듭니다.

4. 최적의 사출 성형 성능을 위한 SiC 재료 등급 탐색

SiC 재료 등급의 선택은 성공적인 사출 성형과 원하는 최종 사용 특성을 달성하는 데 매우 중요합니다. 다양한 SiC 유형이 존재하지만, 모두 사출 성형의 복잡성에 똑같이 적합하지는 않습니다. SiC IM에 사용되거나 적용되는 가장 일반적인 등급은 다음과 같습니다.

SiC 등급	주요 특징	일반적인 사출 성형 적합성 및 고려 사항	일반적인 응용 분야(IM을 통해)
소결 실리콘 카바이드(SSiC)	고순도(일반적으로 >98%), 우수한 내마모성 및 내식성, 고온 강도, 미세 입자 구조. 소결 보조제를 사용하여 압력 없이 소결됩니다.	미세 분말 요구 사항으로 인해 IM에 적합합니다. 피드스톡 및 소결에 대한 정밀한 제어가 필요합니다. 높은 밀도와 우수한 기계적 특성을 달성합니다.	펌프 부품, 씰, 노즐, 내마모 부품, 반도체 장비 부품.
반응 소결 탄화 규소(RBSC) / 실리콘 함침 탄화 규소(SiSiC)	실리콘 금속에 의해 결합된 SiC 입자로 구성됩니다. 우수한 열전도율, 우수한 열충격 저항성, 복잡한 모양을 비교적 쉽게 생산할 수 있습니다. 소결 중 수축이 없거나 낮습니다.	IM에 적용할 수 있지만, 함침 공정은 복잡성을 더합니다. 자유 실리콘(일반적으로 10-15%)의 존재는 SSiC에 비해 특정 환경에서 최대 사용 온도와 내화학성을 제한합니다.	가마 가구, 열교환기, 내마모 라이너, 극도의 순도가 주요 동인이 아닌 구조 부품.
질화물 결합 탄화규소(NBSC)	실리콘 질화물(Si3N4) 상에 의해 결합된 SiC 입자. 우수한 열충격 저항성, 우수한 내마모성 및 강도.	결합 메커니즘으로 인해 진정한 사출 성형에는 덜 일반적이지만, 변형 및 유사한 분말 야금 기술을 복잡한 모양에 사용할 수 있습니다.	용광로 부품, 야금 응용 분야.
재결정 탄화규소(RSiC)	고순도, 조립자 구조, 우수한 열충격 저항성, 다공성.	일반적으로 고정밀, 고밀도 부품을 목표로 하는 일반적인 SiC 사출 성형의 미세 분말 요구 사항 및 치밀화 목표에 적합하지 않습니다. 다른 방법으로 만들어진 가마 가구에 더 일반적입니다.	가마 가구, 세터, 복사 튜브.

SiC 사출 성형의 경우, 피드스톡의 우수한 유동성, 완전한 금형 충전, 소결 중 균일한 치밀화를 보장하기 위해 미세하고 고순도 SiC 분말(종종 서브 마이크론)이 선호됩니다. 이러한 SiC 분말과 호환되는 특수 바인더 시스템의 개발 또한 성공적인 성형 및 디바인딩에 매우 중요합니다. IM 공정 중 고급 SiC 재료 및 해당 거동에 대한 지식이 풍부한 공급업체와 협력하는 것이 필수적입니다.

5. SiC 사출 성형 부품 제조를 위한 중요한 설계 고려 사항

SiC 사출 성형용 부품을 설계하는 것은 가공 금속 또는 플라스틱 부품을 설계하는 것과는 다른 사고방식을 필요로 합니다. 세라믹 사출 성형(CIM)에 특정한 제조 용이성 설계(DFM) 원칙을 준수하는 것이 성공과 비용 효율성에 매우 중요합니다.

• 벽 두께: 균일한 벽 두께는 균일한 금형 충전, 일관된 디바인딩, 소결 중 균일한 수축을 보장하고 내부 응력, 뒤틀림 또는 균열을 최소화하는 데 매우 바람직합니다. 일반적으로 0.5mm에서 10mm 사이의 두께를 목표로 합니다. 두께의 급격한 변화는 피해야 하며, 필요한 경우 점진적인 전환을 사용하십시오.
• 드래프트 각도: 금형 개방 방향과 평행한 표면에 약간의 드래프트 각도(일반적으로 0.5° ~ 2°)를 통합하여 금형 캐비티에서 그린 부품을 쉽게 배출하고 손상을 방지합니다.
• 반경 및 필렛: 날카로운 내부 모서리는 응력 집중 장치 역할을 하며 소결 또는 사용 중 균열을 유발할 수 있습니다. 모든 교차점과 모서리에는 넉넉한 반경과 필렛을 사용해야 합니다.
• 구멍 및 코어: 관통 구멍은 일반적으로 막힌 구멍보다 성형하기 쉽습니다. 구멍의 길이 대 직경 비율을 신중하게 고려해야 합니다. 금형 내의 길고 얇은 코어는 깨지기 쉽습니다.
• 언더컷 및 나사산: 내부 및 외부 언더컷 및 나사산은 성형할 수 있지만 금형 복잡성과 비용을 크게 증가시키므로 슬라이드 또는 접을 수 있는 코어가 필요한 경우가 많습니다. 더 간단한 설계를 사용할 수 없는 경우 이러한 기능을 2차 작업으로 달성할 수 있는지 고려하십시오.
• 게이트 위치 및 유형: 게이트는 용융된 원료가 금형 캐비티로 들어가는 곳입니다. 위치와 설계는 적절한 금형 충전, 웰드 라인 최소화, 부품 품질 보장에 매우 중요합니다. 이는 일반적으로 SiC IM 전문가가 결정합니다.
• 웰드 라인: 이는 두 개 이상의 흐름 전선이 금형 내부에서 만나는 곳에서 발생합니다. 설계 및 공정 제어를 통해 적절하게 관리하지 않으면 약해지는 영역이 될 수 있습니다.
• 수축: 부품이 조밀해짐에 따라 소결 중에 상당한 선형 수축(일반적으로 15-25%)이 발생합니다. 이 수축은 금형 설계에서 정확하게 예측하고 보상해야 합니다. 수축률은 SiC 분말, 바인더 제형 및 소결 매개변수에 따라 다릅니다.
• 표면 마감: 성형된 부품의 표면 마감은 금형 캐비티 마감의 복제품입니다. 매우 매끄러운 표면이 필요한 경우 금형을 고도로 연마해야 합니다.
• 허용 오차: SiC IM은 우수한 정밀도를 제공하지만 달성 가능한 공차는 부품 크기, 복잡성 및 재료에 따라 다릅니다. 일반적인 "소결된" 공차는 치수의 ±0.3% ~ ±0.5% 범위에 있습니다. 더 엄격한 공차에는 소결 후 연삭 또는 래핑이 필요할 수 있습니다.

제조 가능성 및 성능을 위해 설계를 최적화하려면 숙련된 SiC 사출 성형기 공급업체 및 부품 제조업체와의 초기 협업이 필수적입니다. 재료 선택, 설계 기능 및 잠재적 문제에 대한 중요한 피드백을 제공할 수 있습니다.

6. 마이크론 수준의 정밀성 달성: SiC IM의 공차, 표면 마감 및 치수 정확도

SiC 사출 성형을 채택하는 주요 동기 중 하나는 고정밀도 및 복잡한 기능을 갖춘 부품을 생산할 수 있어 값비싼 후처리 가공의 필요성을 최소화하거나 제거하는 경우가 많다는 것입니다. 달성 가능한 정밀도를 이해하는 것은 중요한 응용 분야에 부품을 설계하는 엔지니어에게 중요합니다.

치수 허용오차:

• 소결된 공차: 대부분의 SiC IM 부품의 경우 일반적인 소결 치수 공차는 공칭 치수의 ±0.3% ~ ±0.5% 범위입니다. 더 작은 치수(예: 10mm 미만)의 경우 ±0.05mm ~ ±0.1mm의 절대 공차를 달성할 수 있습니다.
• 공차에 영향을 미치는 요인:
  • SiC 분말 및 원료의 일관성
  • 사출 금형 공구의 정밀도
  • 사출 성형 공정 매개변수(온도, 압력, 속도) 제어
  • 디바인딩 중 바인더의 균일성
  • 소결 사이클의 정밀한 제어(온도 프로파일, 분위기)
  • 부품 형상 및 복잡성(균일한 수축은 더 간단한 모양에서 제어하기가 더 쉽습니다.)
• 더 엄격한 공차: 소결 공차가 불충분한 경우 정밀 연삭, 래핑 또는 연마를 사용하여 훨씬 더 엄격한 공차(종종 몇 마이크론(µm)까지)를 달성할 수 있습니다. 그러나 이러한 2차 작업은 비용과 리드 타임을 추가합니다.

표면 마감:

• 소결된 표면 마감: 소결된 SiC IM 부품의 표면 마감은 금형 캐비티 표면의 대부분을 복제한 것입니다. 일반적인 Ra(평균 거칠기) 값은 금형 연마 및 SiC 입자 크기에 따라 0.4 µm ~ 1.6 µm 범위일 수 있습니다.
• 표면 마감 개선:
  • 금형 연마: 고도로 연마된 금형 캐비티(거울 마감)는 더 매끄러운 그린 부품과 그에 따라 더 매끄러운 소결 부품을 생성합니다.
  • 미세 SiC 분말: 원료에 더 미세한 SiC 분말을 사용하면 더 매끄러운 표면에 기여할 수 있습니다.
  • 소결 후 마감: 래핑 및 연마는 광학 부품, 고성능 씰 또는 반도체 웨이퍼 취급 부품에 종종 필요한 0.1 µm 미만의 Ra 값으로 매우 매끄러운 표면을 달성할 수 있습니다.

치수 정확도:

이는 생산된 부품의 평균 치수가 대상 공칭 치수에 얼마나 가깝게 일치하는지를 나타냅니다. 높은 정확도를 달성하려면 전체 SiC IM 공정, 특히 소결 수축을 예측하고 보상하는 데 대한 세심한 제어가 필요합니다. 중요한 치수를 조절하려면 초기 생산 단계에서 금형 공구 또는 공정 매개변수에 대한 테스트 실행 및 반복적인 조정이 필요할 수 있습니다.

반도체 제조 장비 또는 항공우주 SiC 응용 분야의 부품과 같이 최고의 정밀도를 요구하는 응용 분야의 경우, SiC IM 공급업체와 상담하여 이러한 매개변수를 이해하고 지정하는 것이 중요합니다. 재료 과학 및 공정 제어에 대한 깊은 전문 지식을 갖춘 Sicarb Tech와 같은 회사는 고객이 맞춤형 SiC 부품에 필요한 정밀도를 달성하도록 도울 수 있습니다.

7. 성능 향상: SiC 사출 성형 부품에 필수적인 후처리

SiC 사출 성형은 거의 순수한 형상의 부품을 생산하는 것을 목표로 하지만 최종 사양을 충족하고, 성능을 향상시키거나, 미학을 개선하기 위해 어느 정도의 후처리가 필요한 경우가 많습니다. 주요 후처리 단계에는 소결(공정에 필수적) 및 다양한 마감 작업이 포함됩니다.

1. 소결(사출 후 필수 단계):

소결은 "갈색"(디바인딩) 부품을 조밀하고 강한 세라믹 부품으로 변환하는 중요한 열처리입니다. 이는 단순한 후처리 단계가 아니라 성형 공정 자체의 절정입니다.

• 프로세스: 갈색 부품은 제어된 분위기(진공 또는 아르곤과 같은 불활성 가스)에서 매우 높은 온도(예: SSiC의 경우 1800°C ~ 2200°C)로 가열됩니다.
• 메커니즘: 이러한 온도에서 SiC 입자는 결합 및 융합되어 다공성을 제거하고 상당한 수축(조밀화)을 유발합니다.
• 결과: 최종 기계적 특성, 경도, 열전도율 및 내화학성 개발.

2. 정밀 연삭:

소결 공차가 충분히 좁지 않거나 특정 기능에 더 높은 정밀도가 필요한 경우 다이아몬드 연삭을 사용합니다. 탄화규소는 매우 단단하므로 다이아몬드는 이를 효과적으로 가공할 수 있는 몇 안 되는 재료 중 하나입니다.

• 애플리케이션: 좁은 치수 공차(마이크론) 달성, 평평하거나 평행한 표면 생성, 성형에서 완전히 실현되지 않은 복잡한 윤곽 형성.
• 장비: 표면 연삭기, 원통형 연삭기, 다이아몬드 공구를 갖춘 CNC 연삭 센터.

3. 래핑 및 연마:

이러한 공정은 매우 매끄러운 표면 마감과 극도로 좁은 평탄도 또는 평행도 사양을 달성하는 데 사용됩니다.

• 래핑: 부품과 래핑 플레이트 사이에 미세 연마 슬러리(종종 다이아몬드)를 사용하여 소량의 재료를 제거하고 높은 평탄도를 달성합니다.
• 연마: 래핑 후, 더욱 미세한 연마재를 사용하여 거울과 같은 마감(Ra &
• 애플리케이션: 씰 표면, 베어링 표면, 광학 부품, 반도체 웨이퍼 척.

4. 세척:

가공 또는 취급 후 부품은 오염 물질, 가공 잔류물 또는 지문을 제거하기 위해 철저히 세척됩니다. 이는 반도체 부품과 같은 고순도 응용 분야에 특히 중요합니다.

• 방법: 특수 세제를 사용한 초음파 세척, 탈이온수 린스, 용제 세척.

5. 어닐링(응력 완화):

어떤 경우에는, 특히 공격적인 연삭 후, 가공 중에 유도된 내부 응력을 완화하기 위해 어닐링 단계(소결 온도보다 낮은 중간 온도로 가열한 다음 천천히 냉각)를 수행할 수 있습니다.

6. 코팅(선택 사항):

SiC 자체는 내성이 매우 높지만 특정 응용 분야에서는 윤활성과 같은 특정 특성을 더욱 향상시키거나 특정 표면 상호 작용을 제공하기 위해 특수 코팅의 이점을 얻을 수 있습니다. 그러나 이는 고유한 견고성으로 인해 SiC에서는 덜 일반적입니다.

7. 검사 및 품질 관리:

치수 검사, 표면 거칠기 측정, 육안 검사 및 때로는 X선 또는 초음파 검사와 같은 비파괴 검사(NDT)를 수행하여 부품이 배송 전에 모든 사양을 충족하는지 확인합니다.

후처리 범위는 응용 분야 요구 사항 및 맞춤형 SiC 부품의 복잡성에 크게 좌우됩니다. 비용과 리드 타임을 제어하기 위해 SiC IM 공정 자체를 최적화하여 후처리를 최소화하는 것이 항상 주요 목표입니다.

8. SiC 사출 성형의 과제 극복: 전문가의 통찰력

SiC 사출 성형은 정교한 공정이며, 다른 고급 제조 기술과 마찬가지로 고유한 일련의 과제가 따릅니다. 이러한 과제를 성공적으로 해결하려면 깊은 재료 과학 지식, 정밀한 공정 제어 및 강력한 엔지니어링이 필요합니다.

• 원료 균질성:
  • 도전: 미세 SiC 분말과 바인더 시스템의 완벽하게 균일한 혼합물을 달성하는 것이 중요합니다. 불균일성은 최종 부품에 균열, 공극 또는 일관성 없는 수축과 같은 결함을 유발할 수 있습니다.
  • 완화: 고급 혼합 기술(예: 전단 롤 밀링, 이축 압출), 우수한 습윤성을 가진 바인더 성분의 신중한 선택, 원료의 엄격한 품질 관리.
• 금형 충전 및 결함:
  • 도전: 용접선, 공기 포집 또는 단락과 같은 결함을 유발하지 않고 복잡한 금형 캐비티를 완전하고 균일하게 채우는 것을 보장합니다. 폴리머에 비해 세라믹 원료의 높은 점도는 이를 까다롭게 만들 수 있습니다.
  • 완화: 최적화된 부품 및 금형 설계(예: 게이트 위치, 러너 시스템, 통기), 사출 매개변수(온도, 압력, 속도)의 정밀 제어 및 금형 흐름 시뮬레이션 소프트웨어 사용.
• 바인더 제거(디바인딩):
  • 도전: 슬럼핑, 크래킹 또는 블리스터링과 같은 결함을 일으키지 않고 바인더를 완전히 제거합니다. 이는 섬세하고 종종 시간이 많이 걸리는 단계입니다. 서로 다른 바인더 성분은 서로 다른 제거 메커니즘(용매, 열)을 필요로 합니다.
  • 완화: 특정 바인더 시스템에 맞춘 다단계 디바인딩 공정, 느리고 제어된 가열 속도, 신중한 분위기 제어 및 바인더 탈출을 허용하도록 최적화된 부품 설계.
• 소결 제어 및 수축:
  • 도전: 조밀한 치수 공차를 충족하기 위해 소결 중 균일하고 예측 가능한 수축(종종 15-25%)을 달성합니다. 불균일한 소결은 뒤틀림, 크래킹 또는 불일치한 밀도로 이어질 수 있습니다.
  • 완화: 제어된 입자 크기 분포를 갖는 고순도 SiC 분말, 소결로 내의 정밀한 온도 제어 및 균일성, 제어된 가열 및 냉각 속도, 적절한 소결 보조제(사용하는 경우) 및 금형 설계에 통합된 정확한 수축 예측.
• 툴링 설계 및 마모:
  • 도전: SiC 분말은 연마성이 높아 사출 금형 툴링, 특히 게이트 및 고전단 영역에서 마모를 유발합니다. 복잡한 SiC 부품의 금형 설계 또한 복잡하고 비용이 많이 들 수 있습니다.
  • 완화: 금형의 고마모 영역에 경화된 공구강 또는 카바이드 인서트 사용, 연마 마모를 최소화하기 위한 신중한 금형 설계, 정기적인 금형 유지 관리 및 더 큰 생산 실행에 걸쳐 툴링 비용 분할.
• 소결 SiC 가공:
  • 도전: 소결 후 가공이 필요한 경우 SiC의 극심한 경도로 인해 가공이 어렵고 비용이 많이 듭니다. 다이아몬드 툴링이 필수적이며 재료 제거 속도가 느립니다.
  • 완화: 경질 가공의 필요성을 최소화하거나 제거하기 위해 SiC IM 공정의 넷 셰이프에 가까운 기능을 최대화합니다. 가공이 불가피한 경우 적절한 다이아몬드 연삭 기술을 사용하고 매개변수를 최적화합니다.
• 원자재 및 가공 비용:
  • 도전: 고순도, 미세 SiC 분말 및 특수 바인더 시스템은 비쌀 수 있습니다. 긴 소결 주기를 포함한 다단계 SiC IM 공정 또한 전체 비용에 기여합니다.
  • 완화: 수율을 개선하고 사이클 시간을 줄이기 위한 공정 최적화, 규모의 경제를 활용하기 위한 대량 생산 및 SiC의 성능 이점이 비용을 정당화하는 응용 분야에 집중.

이러한 과제를 극복하려면 상당한 전문 지식이 필요합니다. 이것이 S 중국과학원 그리고 중국 실리콘 카바이드 맞춤형 부품 제조의 허브인 웨이팡시에서의 역할은 이러한 복잡성을 해결하기 위해 풍부한 지식과 기술적 역량을 제공합니다. 첨단 SiC 생산 기술을 갖춘 55개 이상의 현지 기업에 대한 지원은 그들의 역량을 강조합니다.

9. 파트너 선택: 올바른 SiC 사출 성형 기계 및 서비스 공급업체 선택

SiC 부품 프로젝트의 성공은 선택한 공급업체의 역량과 전문 지식에 크게 의존합니다. SiC 사출 성형기를 구매하든 맞춤형 SiC 부품을 조달하든 선택 기준이 중요합니다. 다음은 찾아야 할 사항입니다.

• 기술 전문 지식과 경험:
  • 다양한 등급과 특성을 포함한 SiC 재료 과학에 대한 깊은 이해.
  • SiC 사출 성형, 디바인딩 및 소결에 대한 입증된 경험. 유사한 부품의 사례 연구 또는 예를 요청하십시오.
  • 원료 개발 및 특성화에 대한 전문 지식.
  • SiC IM을 위한 제조 가능성 설계(DFM) 원리에 대한 지식.
• 장비 및 시설:
  • 최첨단 SiC 사출 성형기, 디바인딩 장치 및 고온 소결로.
  • 사내 툴링 설계 및 제조 능력 또는 공구 제작업체와의 강력한 파트너십.
  • 치수 분석, 재료 특성화 및 결함 감지를 위한 장비를 갖춘 포괄적인 품질 관리 및 계측 실험실.
• 재료 옵션 및 사용자 정의:
  • 다양한 SiC 등급으로 작업하고 필요한 경우 맞춤형 원료 제형을 개발할 수 있는 능력.
  • 특정 응용 요구 사항에 맞게 조정된 고도로 맞춤화된 부품을 생산할 수 있는 유연성.
• 연구 개발 능력:
  • 공정, 재료를 개선하고 새로운 응용 분야를 탐구하기 위한 지속적인 연구 개발 노력.
  • R&D 프로젝트에 협력하고 혁신적인 솔루션을 제공하는 능력.
• 품질 인증 및 표준:
  • 산업별 품질 표준(예: ISO 9001) 준수.
  • 제조 공정 전반에 걸친 강력한 품질 관리 시스템.
• 공급망 및 소싱:
  • 고품질 SiC 분말 및 바인더 재료의 안정적인 소싱.
  • 중국에서 제조 솔루션을 찾는 기업의 경우, 현지 생태계를 이해하는 것이 중요합니다. 웨이팡시는 중국 실리콘 카바이드 맞춤형 부품 제조의 허브로, 중국 전체 생산량의 80% 이상을 차지하는 40개 이상의 SiC 생산 기업을 보유하고 있습니다.
• 지원 및 협업:
  • 설계에서 생산까지 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하려는 의지.
  • 응답성이 뛰어난 고객 서비스 및 기술 지원.
  • 커뮤니케이션 및 프로젝트 관리의 투명성.
• 기술 이전 및 턴키 솔루션(해당하는 경우):
  • 자체 SiC 생산 능력을 구축하려는 기업의 경우, 다음을 제공하는 파트너가 필요합니다. 기술 이전 a