향상된 부품 강도를 위한 SiC 압력 성형

소개: 압력 성형을 통한 고강도 SiC 구성 요소에 대한 수요 증가

끊임없이 진화하는 첨단 재료 환경에서 탄화 규소(SiC)는 높은 경도, 우수한 열 전도성, 뛰어난 내마모성 및 강력한 화학적 불활성을 포함한 탁월한 특성으로 두각을 나타냅니다. 이러한 특성으로 인해 SiC는 반도체 제조 및 항공 우주 공학에서 전력 전자 장치 및 재생 에너지 시스템에 이르기까지 다양한 까다로운 산업 응용 분야에서 필수적입니다. 맞춤형 탄화 규소 제품 및 장비를 전문으로 하는 회사의 기술 콘텐츠 작성자로서, 성능 기대를 충족할 뿐만 아니라 초과하는 구성 요소에 대한 중요한 필요성을 이해하고 있습니다. 우수한 기계적 무결성을 가진 SiC 부품을 생산하기 위해 점점 더 두각을 나타내는 제조 기술 중 하나는 SiC 압력 성형입니다. 이 방법은 가혹한 작동 환경에서 신뢰성과 수명을 요구하는 산업 수요 증가에 대응하여 향상된 밀도와 강도를 가진 근-네트 형상 구성 요소를 만드는 데 중추적인 역할을 합니다. 자동차, 야금, 방위 및 LED 제조와 같은 분야의 엔지니어, 조달 관리자 및 기술 구매자에게 SiC 압력 성형의 뉘앙스를 이해하는 것은 새로운 수준의 구성 요소 성능 및 시스템 효율성을 달성하는 데 핵심입니다. 이 블로그 게시물에서는 최적의 내구성을 위해 설계된 고강도 맞춤형 탄화 규소 구성 요소를 제작하는 데 있어 SiC 압력 성형 장비와 그 역할의 복잡성을 자세히 살펴봅니다.

SiC 압력 성형 이해: 우수한 구성 요소의 기술

SiC 압력 성형은 특정 변형의 경우 압력 지원 소결 또는 가스 압력 소결(GPS)이라고도 하며, 고밀도, 고강도 탄화 규소 구성 요소를 생산하도록 설계된 고급 제조 공정입니다. 냉간 압착 또는 슬립 캐스팅과 같은 더 간단한 성형 방법과 달리 압력 성형은 기계적 압력과 종종 온도를 결합하여 SiC 분말을 초기 밀도가 훨씬 높고 입자 포장이 더 균일한 그린 바디로 통합합니다. 이 공정은 일반적으로 다음을 포함합니다.

• 재료 준비: 고순도 SiC 분말은 신중하게 선택되어 적절한 바인더 및 가소제와 혼합되어 성형 가능한 원료를 만듭니다. 이 원료의 특성은 압력 성형 공정의 성공에 매우 중요합니다.
• 공구: 정밀하게 설계된 금형 또는 다이는 일반적으로 경화 강철 또는 기타 내마모성 재료로 만들어지며 원하는 구성 요소의 정확한 사양에 맞게 설계됩니다. 툴링은 관련된 높은 압력을 견뎌야 합니다.
• 성형: SiC 원료는 금형 캐비티에 로드됩니다. 제어된 압력(등방성 또는 단축)의 조합이 적용됩니다. 반응 결합 또는 특정 유형의 소결과 관련된 일부 압력 성형 기술에서는 가열 사이클 동안 압력이 가해집니다. 예를 들어, 핫 등방 압력 성형(HIP)은 고압과 온도를 동시에 가하는 반면, 가스 압력 소결(GPS)은 소결 단계에서 고온에서 고압 가스를 사용하여 거의 완전한 치밀화를 달성합니다.
• 그린 바디 배출: 성형 사이클이 완료되면 압축된 "그린" SiC 부품이 금형에서 배출됩니다. 이 그린 부품은 저압 방법으로 생산된 부품보다 밀도와 강도가 높아 취급이 더 쉽고 탈지 및 소결과 같은 후속 공정 단계에서 결함이 발생할 가능성이 적습니다.

SiC 압력 성형 장비의 주요 목표는 최종 소결 단계 전에 다공성을 최소화하고 재료 밀도를 최대화하는 것입니다. 그 결과 굴곡 강도, 파괴 인성 및 경도와 같은 기계적 특성이 현저하게 향상된 구성 요소가 생성됩니다. 제어된 압력 적용은 더 균일한 미세 구조를 보장하여 응력 집중기로 작용하여 조기 고장을 유발할 수 있는 내부 결함을 줄입니다. 산업 분야의 경우 고성능 SiC 부품, 압력 성형은 극한 조건을 견딜 수 있는 구성 요소로 가는 길을 제공하여 첨단 세라믹 제조의 초석 기술로 만듭니다.

주요 산업 응용 분야: SiC 압력 성형이 뛰어난 곳

SiC 압력 성형으로 부여된 우수한 특성으로 인해 이러한 구성 요소는 광범위한 산업 분야에서 매우 인기가 있습니다. 향상된 강도를 가진 복잡한 형상을 생산하는 능력은 제조 제약 또는 재료 성능으로 인해 이전에 제한되었던 응용 분야에서 SiC의 문을 엽니다. 다음은 압력 성형된 SiC의 주요 산업 및 응용 분야입니다.

산업	압력 성형된 SiC 구성 요소의 특정 응용 분야	주요 이점
반도체 제조	웨이퍼 척, 더미 웨이퍼, CMP 링, 엔드 이펙터, 퍼니스 구성 요소(예: 캔틸레버 패들, 공정 튜브, 라이너)	높은 강성, 열 안정성, 플라즈마 침식 저항, 순도
자동차	브레이크 디스크, 클러치 구성 요소, 디젤 미립자 필터(DPF) 세그먼트, 터보차저 로터, 전기 자동차용 내마모성 씰 및 베어링	경량, 높은 내마모성, 우수한 열 충격 저항, 고온 강도
항공우주 및 방위	광학 시스템용 미러 기판, 로켓 노즐, 장갑판, 극초음속 차량용 선두 가장자리, 열교환기 구성 요소	높은 강성 대 중량비, 열 안정성, 침식 저항, 탄도 성능
전력 전자	방열판, 전력 모듈용 기판, 절연 구성 요소, 고전압 개폐 장치용 구성 요소	높은 열 전도성, 전기 절연, 고온 작동
재생 에너지	집중 태양열 발전(CSP) 시스템용 구성 요소, 풍력 터빈용 베어링 및 씰, 지열 시스템의 열교환기	고온 안정성, 내식성, 내마모성
야금 및 고온 공정	도가니, 퍼니스 가구(빔, 롤러, 지지대), 버너 노즐, 열전대 보호 튜브, 용융 금속 취급 구성 요소	탁월한 고온 강도, 열 충격 저항, 화학적 불활성
화학 처리	펌프 구성 요소(씰, 임펠러, 라이너), 밸브 부품, 열교환기 튜브, 부식성 환경용 노즐	뛰어난 내화학성, 내마모성 및 내침식성
LED 제조	MOCVD 반응기, 웨이퍼 캐리어용 서셉터	높은 열 균일성, 고온에서의 화학적 안정성
산업 기계	마모 부품, 정밀 샤프트 및 베어링, 연마 블라스팅용 노즐, 기계	극도의 경도, 내마모성, 치수 안정성

의 다양성 맞춤형 실리콘 카바이드 부품 압력 성형 장비를 통해 생산하면 이러한 다양한 분야의 엔지니어와 조달 관리자가 SiC의 고유한 장점을 활용하여 제품 성능을 향상시키고,

압력 성형된 탄화 규소의 타의 추종을 불허하는 장점

압력 성형 기술을 사용하여 제조된 탄화규소 부품을 선택하는 것은 특히 최고 수준의 성능과 신뢰성을 요구하는 응용 분야에 매우 중요한 일련의 장점을 제공합니다. 이러한 이점은 공정을 통해 달성된 향상된 미세 구조와 밀도에서 직접적으로 비롯됩니다.

• 향상된 기계적 강도: 압력 성형은 기공률을 크게 줄여 밀도를 높입니다. 이는 기존 압착 방식으로 제작된 SiC 부품에 비해 굽힘 강도, 압축 강도 및 파괴 인성이 직접적으로 향상되는 결과를 가져옵니다. 부품은 더 높은 기계적 하중과 충격을 견딜 수 있습니다.
• 우수한 내마모성: 압력 성형된 SiC의 경도와 밀도가 증가하면 연마 및 침식 마모에 대한 저항성이 매우 높아집니다. 이는 노즐, 씰, 베어링 및 입자 함유 유체를 처리하는 부품에 매우 중요합니다.
• 향상된 열 관리: SiC는 본질적으로 우수한 열 전도성을 가지고 있지만, 압력 성형을 통해 달성된 치밀화는 입자 간의 접촉을 개선하여 이 특성을 향상시킬 수 있으며, 이는 방열판 및 전력 전자 기판과 같은 응용 분야에서 보다 효율적인 열 방출로 이어집니다.
• 더 높은 내열 충격성: 균일하고 조밀한 미세 구조는 균열이나 고장 없이 급격한 온도 변화를 더 잘 견딜 수 있도록 도와주며, 이는 용광로 부품, 자동차 브레이크 및 항공 우주 응용 분야에 필수적입니다.
• 그물 모양에 가까운 제조: 고급 압력 성형 기술은 "성형된" 상태에서 더 좁은 치수 공차를 가진 복잡한 형상을 생성할 수 있습니다. 이를 통해 SiC와 같은 경질 재료에 특히 어려운 광범위하고 비용이 많이 드는 후처리 가공의 필요성을 줄일 수 있습니다.
• 향상된 부품 신뢰성 및 수명: 내부 결함 감소 및 균질성 향상은 압력 성형된 SiC 부품이 가혹한 사용 조건에서도 더 예측 가능한 성능과 더 긴 작동 수명을 나타냄을 의미합니다. 이는 가동 중지 시간과 유지 보수 비용을 줄여줍니다.
• 크고 복잡한 부품에 적합성: 등압 프레스 변형과 같은 특정 압력 성형 방법은 다른 기술을 사용하여 동일한 품질로 제조하기 어렵거나 불가능한 더 크고 복잡한 SiC 부품을 생산하는 데 적합합니다.
• 더 나은 기밀성: 달성된 높은 밀도는 화학 반응기 또는 진공 시스템과 같이 기밀 씰 또는 장벽이 필요한 응용 분야에 중요한 투과성이 매우 낮은 부품으로 이어질 수 있습니다.

B2B 고객(OEM 및 기술 조달 전문가 포함)의 경우 이러한 장점은 더 높은 가치 제안으로 이어집니다. 압력 성형된 SiC 솔루션에 투자함으로써, 회사는 더 강력하고 효율적이며 내구성이 뛰어난 최종 제품을 제공하여 해당 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다. 초기 성형 단계부터 재료 무결성에 중점을 두는 것이 이러한 첨단 세라믹을 차별화하는 요소입니다.

압력 성형 응용 분야에 적합한 탄화 규소 등급 선택

탄화규소 부품의 성공은 특히 압력 성형 기술을 사용할 때 적절한 SiC 등급을 선택하는 데 크게 의존합니다. 등급에 따라 다양한 특성이 제공되며 압력 성형 및 최종 응용 분야에 대한 적합성이 다를 수 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 SiC 등급과 관련성에 대한 내용입니다.

SiC 등급	주요 특징	압력 성형 적합성	일반적인 애플리케이션
소결 실리콘 카바이드(SSiC)	미세 입자 크기, 고순도(일반적으로 >98%), 우수한 내식성, 높은 강도 및 경도, 우수한 내열 충격성. 소결 보조제를 사용하여 SiC 분말로 성형됩니다.	매우 적합합니다. 압력 성형(예: 가스 압력 소결 또는 사전 성형된 형상의 HIP)은 종종 이론적 밀도에 가깝고 최적의 특성을 달성하는 데 사용됩니다.	기계적 씰, 베어링, 노즐, 밸브 부품, 반도체 처리 부품, 화학 펌프 부품.
반응 결합 탄화규소(RBSiC 또는 SiSiC)	자유 실리콘(일반적으로 8-15%)을 포함하며, 우수한 열 전도성, 우수한 내마모성, 중간 강도, 소성 중 수축이 거의 또는 전혀 없으므로 우수한 치수 제어가 가능합니다. 다공성 SiC + 탄소 프리폼을 용융 실리콘으로 침투시켜 형성됩니다.	압력 성형은 실리콘 침투 전에 더 높은 그린 밀도를 달성하고 최종 미세 구조를 더 잘 제어하기 위해 초기 SiC/탄소 프리폼에 사용할 수 있습니다.	가마 가구, 열교환기, 내마모 라이너, 버너 노즐, 대형 구조 부품.
질화 규소 결합 실리콘 카바이드(NBSiC)	실리콘 질화물(Si3N4) 상으로 결합된 SiC 입자. 우수한 내열 충격성, 우수한 내마모성, 중간 강도.	압력 성형 기술은 밀도 및 기계적 특성을 향상시키기 위해 질화 및 소성 전에 SiC/첨가제 혼합물에 적용할 수 있습니다.	용광로 라이닝, 사이클론 부품, 용융 금속 접촉 부품, 우수한 열 사이클링이 필요한 응용 분야.
열간 압착 탄화규소(HPSiC)	고온에서 일축 압착하여 생산되며, 매우 높은 밀도와 미세 입자 구조를 얻습니다. 우수한 기계적 특성.	이것은 그 자체로 압력 성형 기술입니다. 다이 제한으로 인해 일반적으로 더 간단한 형상에 사용되지만 최고 수준의 특성을 달성합니다.	절삭 공구, 방탄복, 마모가 심한 부품, 특수 광학 장치.
재결정 탄화규소(RSiC)	고순도, 자체 결합 SiC로, 다공성이 높지만 우수한 내열 충격성과 고온 강도를 가지고 있습니다.	다공성 특성이 종종 원하는 기능이므로 고압 성형과 덜 일반적으로 결합됩니다. 그러나 초기 성형 단계에는 압력이 포함될 수 있습니다.	다공성이 허용되거나 유익한 고온 응용 분야의 가마 가구, 세터, 도가니.

압력 성형 공정에 SiC 등급을 선택할 때는 다음 사항을 고려하십시오.

• 원하는 최종 특성: 응용 분야 요구 사항에 따라 등급의 고유한 강점(예: 내식성을 위한 SSiC, 열 전도성을 위한 RBSiC)을 일치시킵니다.
• 모양의 복잡성: 일부 등급과 관련 압력 성형 방법은 복잡한 설계를 위해 더 적합합니다.
• 작동 환경: 온도, 화학적 노출 및 기계적 응력은 가장 강력한 등급을 결정합니다.
• 비용 고려 사항: 등급 및 성형 공정에 따라 다양한 비용 영향이 있습니다.

재료 등급과 압력 성형과 같은 고급 성형 기술 간의 상호 작용을 이해하는 숙련된 SiC 공급업체와 협력하는 것은 최적의 부품 성능을 달성하는 데 매우 중요합니다. 특수 요구 사항의 경우, 사용자 지정 지원 맞춤형 SiC 솔루션으로 이어질 수 있습니다.

최적의 SiC 압력 성형 결과를 위한 중요한 설계 고려 사항

SiC 압력 성형용 부품을 설계하려면 제조성, 최적의 성능 및 비용 효율성을 보장하기 위해 특정 일련의 고려 사항이 필요합니다. SiC 분말의 고유한 특성과 압력 성형 공정의 메커니즘은 설계 단계에서 세부 사항에 대한 세심한 주의가 필요합니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

• 제조 가능성을 위한 설계 (DfM):
  • 균일한 벽 두께: 균일한 압력 분포, 균일한 분말 압축 및 소성 중 일관된 수축을 보장하기 위해 일관된 벽 두께를 목표로 합니다. 두께의 갑작스러운 변화는 밀도 변화 및 응력 집중으로 이어질 수 있습니다.
  • 드래프트 각도: 금형에서 그린 부품을 쉽게 배출할 수 있도록 수직 표면에 약간의 드래프트 각도(테이퍼)를 통합하여 부품에 가해지는 응력을 줄이고 툴링의 마모를 줄입니다.
  • 반경 및 필렛: 날카로운 모서리 대신 내부 및 외부 모서리에 넉넉한 반경과 필렛을 사용합니다. 날카로운 모서리는 치핑, 균열 및 응력 집중이 발생하기 쉽고 분말 압축 중에 균일하게 채우기 어려울 수 있습니다.
  • 언더컷 및 복잡한 내부 캐비티 방지: 일부 압력 성형 기술은 더 많은 기하학적 자유를 제공하지만, 지나치게 복잡한 내부 기능 또는 언더컷은 툴링 설계를 크게 복잡하게 하고 비용을 증가시킬 수 있으며 실행 가능하지 않을 수 있습니다.
• 수축 허용 오차: SiC 부품은 일반적으로 디바인딩 및 소성 단계(압력 성형 후)에서 상당한 수축을 겪습니다. 정확한 수축률은 SiC 등급, 분말 특성, 달성된 그린 밀도 및 소성 매개변수에 따라 다릅니다. 원하는 최종 치수를 얻으려면 이 수축을 정확하게 예측하고 금형 설계에 반영해야 합니다.
• 툴링 설계 및 재료:
  • SiC 압력 성형용 툴링은 높은 압축 압력을 견딜 수 있을 만큼 견고해야 하며 내마모성 재료(예: 경화 공구강, 마모가 심한 영역의 텅스텐 카바이드 인서트)로 만들어야 합니다.
  • 툴링 복잡성은 비용과 리드 타임에 직접적인 영향을 미칩니다. 가능한 경우 부품 형상을 단순화하면 툴링 비용을 줄일 수 있습니다.
  • 부품당 비용을 줄이기 위해 대량 생산을 위한 다중 캐비티 금형을 고려합니다.
• 종횡비 및 가늘음: 매우 높은 종횡비(길이 대 직경 또는 길이 대 두께)는 어려울 수 있습니다. 길고 가느다란 부품은 소성 중에 뒤틀리거나 불균일한 치밀화를 경험할 수 있습니다.
• 극도로 얇은 벽 또는 높은 관통 구멍은 일반적으로 막힌 구멍보다 성형하기 쉽습니다. 구멍의 직경과 깊이, 가장자리와의 근접성도 신중하게 고려해야 합니다. 작고 깊은 구멍은 안정적으로 성형하기 어려울 수 있습니다.
• 표면 특징: 문자나 복잡한 텍스처와 같은 복잡한 표면 세부 사항을 통합할 수 있지만 더 정교한 툴링 및 공정 제어가 필요할 수 있습니다. 이러한 기능이 중요한지 또는 후처리로 달성할 수 있는지 평가합니다.
• 공차 스태킹: 다양한 기능에 대한 공차가 어떻게 누적되어 SiC 부품의 최종 조립 또는 기능에 영향을 미칠 수 있는지 이해합니다.

설계 프로세스 초기에 SiC 부품 공급업체와 협력하는 것이 좋습니다. SiC 압력 성형 장비 기능 및 재료 거동에 대한 전문 지식은 생산을 위해 설계를 최적화하여 최종 부품이 성능 사양과 제조 현실을 모두 충족하도록 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 협업 방식은 재설계를 최소화하고 비용을 절감하며 산업용 SiC 부품.

정밀도 달성: 압력 성형된 SiC의 공차, 표면 마감 및 치수 무결성

SiC 압력 성형의 중요한 장점 중 하나는 거의 넷 형상 부품을 생산할 수 있다는 것이지만, 달성 가능한 공차, 표면 마감 및 전반적인 치수 무결성을 이해하는 것은 엔지니어와 조달 관리자에게 매우 중요합니다. 탄화규소는 극도로 단단한 재료이므로 소성 후 가공(연삭, 래핑)은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다. 따라서 성형 단계에서 정밀도를 극대화하는 것이 가장 중요합니다.

허용 오차:

• 성형 공차: SiC 압력 성형 공정(소성 후)에서 직접적으로 달성 가능한 공차는 여러 요인에 따라 달라집니다.
  • 특정 압력 성형 기술(예: 등압 프레스는 일반적으로 우수한 균일성을 제공합니다).
  • 툴링의 품질과 정밀도.
  • SiC 분말 및 바인더 혼합물의 일관성.
  • 소성 중 수축의 예측 가능성 및 제어(15-25% 범위).

  일반적으로 압력 성형된 SiC의 소성 후 치수 공차는 치수의 ±0.5%에서 ±2%까지입니다. 중요한 치수의 경우 세심한 공정 제어를 통해 더 엄격한 공차가 가능하지만 종종 후속 가공이 필요합니다.

• 가공된 공차: 매우 높은 정밀도를 요구하는 응용 분야의 경우 소성 후 연삭, 래핑 및 연마가 필요합니다. 이러한 공정을 사용하면 매우 엄격한 공차를 달성할 수 있습니다.
  • 고급 연삭을 통해 특정 기능에 대해 ±0.001mm(±1 µm)까지의 치수 공차가 가능합니다.
  • 평탄도와 평행도도 마이크로미터 수준으로 제어할 수 있습니다.

표면 마감:

• 소결된 표면 마감: 압력 성형 및 소성된 SiC 부품의 표면 마감은 일반적으로 Ra 0.8 µm에서 Ra 3.2 µm(32~125 µin) 범위입니다. 이는 시작 SiC 분말의 미세도, 금형 표면 및 소성 조건에 따라 다릅니다.
• 향상된 표면 마감:
  • 연삭: 표면 마감을 Ra 0.2 µm에서 Ra 0.8 µm으로 향상시킬 수 있습니다.
  • 래핑 및 연마: 광학 부품, 반도체 웨이퍼 척 또는 고성능 씰과 같은 응용 분야의 경우 표면을 래핑 및 연마하여 Ra 0.02 µm 미만(1 µin 미만)의 매우 매끄러운 마감을 얻을 수 있습니다.

치수 무결성:

전반적인 치수 무결성을 달성하려면 뒤틀림, 왜곡을 관리하고 기하학적 기능이 의도한 대로인지 확인해야 합니다. 압력 성형은 다음을 통해 도움이 됩니다.

• 균일한 밀도 촉진: 더 높은 그린 밀도와 균일성은 차등 수축을 줄여 뒤틀림의 주요 원인이 됩니다.
• 넷 형상에 가까운 기능: 이는 소성 후 필요한 재료 제거량을 최소화하여 성형된 모양의 무결성을 유지합니다.

기술 구매자는 필요한 공차 및 표면 마감 사양을 SiC 공급업체에 명확하게 전달하는 것이 중요합니다. 이를 통해 소성 후 특성이 충분한지 또는 2차 가공 작업이 필요한지 여부에 대한 결정과 같은 적절한 제조 전략을 세울 수 있습니다. 정밀 SiC 부품 조기에 이러한 요구 사항을 논의하면 최종 제품이 모든 기능 및 조립 기준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

압력 성형된 SiC 구성 요소에 필수적인 후처리

SiC 압력 성형은 거의 넷 형상 부품을 만드는 것을 목표로 하지만, 공차, 표면 마감에 대한 최종 사양을 충족하거나 특정 특성을 향상시키기 위해 어느 정도의 후처리가 필요한 경우가 많습니다. 탄화규소의 극심한 경도를 고려할 때 이러한 후처리 단계에는 특수 장비와 전문 지식이 필요합니다.

1. 디바인딩(바인더 제거):

   압력 성형 후 그린 SiC 부품에는 성형에 대한 가소성을 제공하는 유기 바인더가 포함되어 있습니다. 이러한 바인더는 고온 소성 전에 신중하게 제거해야 합니다. 디바인딩은 일반적으로 부품이 특정 분위기에서 천천히 가열되는 제어된 열 공정으로, 부품에 균열이나 물집과 같은 결함이 발생하지 않도록 바인더가 분해되고 가스가 배출되도록 합니다. 온도와 램프 속도가 중요합니다.

2. 소결:

   압력 성형 후, 그린 SiC 부품에는 성형에 대한 가소성을 제공하는 유기 바인더가 포함되어 있습니다. 이러한 바인더는 고온 소결 전에 신중하게 제거해야 합니다. 디바인딩은 일반적으로 부품이 특정 분위기에서 천천히 가열되는 제어된 열 공정으로, 부품에 균열이나 물집과 같은 결함이 발생하지 않도록 바인더가 분해되고 가스가 배출되

3. 가공(연삭, 래핑, 연마):

   SiC는 다이아몬드와 탄화붕소 다음으로 경도가 높기 때문에 다이아몬드 공구를 사용하여 가공합니다.

   • 연삭: 정밀한 치수 공차, 평탄도, 평행도를 달성하고 프레스 단계에서 완벽하게 형성할 수 없는 형상을 성형하는 데 사용됩니다. 다이아몬드 연삭 휠이 필수적입니다.
   • 래핑: 평판에서 미세한 다이아몬드 슬러리로 SiC 표면을 연마하여 매우 평탄한 표면과 미세한 표면 마감을 얻습니다.
   • 연마: 래핑 후 광학 응용 분야, 씰 및 일부 반도체 부품에 중요한 더욱 매끄럽고 거울과 같은 표면 마감을 생성합니다.
   • 초음파 가공 또는 레이저 가공: 일반적인 다이아몬드 연삭으로는 어려운 작은 구멍이나 복잡한 패턴과 같은 복잡한 형상에 사용될 수 있습니다.
4. 청소:

   가공 또는 취급 후 SiC 부품은 오염 물질, 가공 잔류물 또는 미립자를 제거하기 위해 엄격한 세척 공정을 거칩니다. 이는 반도체 제조 또는 의료 기기와 같은 고순도 환경에서 사용되는 부품에 특히 중요합니다.

5. 코팅(선택 사항):

   일부 응용 분야에서 SiC 부품은 특정 특성을 더욱 향상시키기 위해 코팅될 수 있습니다.

   • CVD SiC 코팅: 부식 저항성, 내마모성 또는 소결 SiC 기판의 순도를 향상시키기 위해 고순도 화학 기상 증착(CVD) SiC 층을 적용할 수 있습니다.
   • 기타 코팅: 응용 분야에 따라 특정 기능적 이유로 다른 세라믹 또는 금속 코팅을 적용할 수 있습니다.
6. 검사 및 품질 관리:

   후처리 단계 전반에 걸쳐 엄격한 검사가 수행됩니다. 여기에는 치수 검사(CMM, 마이크로미터 등을 사용), 표면 마감 측정, 내부 결함을 감지하기 위한 NDT(비파괴 검사, X-선 또는 초음파 검사) 및 재료 특성 확인이 포함됩니다. 이는 완성된 SiC 부품이 모든 품질 표준 및 고객 사양을 충족하는지 확인합니다.

이러한 각 후처리 단계는 SiC 부품의 전체 비용과 리드 타임을 증가시킵니다. 따라서 압력 성형을 통한 넷 셰이프(net-shape) 제조를 위해 설계를 최적화하는 것이 원하는 성능과 품질을 달성하면서 이러한 다운스트림 노력을 최소화하는 데 핵심입니다.

SiC 압력 성형 및 제조의 과제 탐색

압력 성형 기술을 사용하여 고품질 탄화규소 부품을 제조하는 것은 고유한 일련의 과제가 따르는 정교한 공정입니다. 이러한 잠재적인 장애물을 이해하는 것은 제조업체와 구매자 모두 현실적인 기대를 설정하고 솔루션에 대해 효과적으로 협력하는 데 중요합니다.

• 재료 취성: SiC는 본질적으로 취성이며 금속에 비해 낮은 파괴 인성을 갖습니다. 이러한 취성은 적절하게 관리하지 않으면 취급, 가공 또는 열/기계적 충격 중에 칩핑 또는 균열로 이어질 수 있습니다.
  • 완화: 신중한 설계(날카로운 모서리, 응력 집중 방지), 제어된 공정 매개변수 및 특수 취급 프로토콜. 소결 후 처리 또는 복합 재료 접근 방식은 때때로 인성을 향상시킬 수 있습니다.
• 가공 복잡성 및 비용: 극심한 경도로 인해 SiC 가공은 어렵고, 느리고, 비용이 많이 듭니다. 수명이 제한된 다이아몬드 공구와 특수 기계가 필요합니다.
  • 완화: 가공을 최소화하기 위해 고급 압력 성형을 통해 넷 셰이프(net-shape) 성형을 최대화합니다. 특정 전도성 SiC 등급의 경우 전기 방전 가공(EDM) 또는 특정 형상의 경우 레이저 가공과 같은 대체 기술을 사용하지만 이러한 기술에도 제한이 있습니다.
• 공구 마모 및 비용: SiC 분말의 연마성과 성형에 관련된 높은 압력으로 인해 금형 및 다이에 상당한 마모가 발생합니다.
  • 완화: 내구성이 높은 공구 재료(예: 경화강, 카바이드 인서트) 사용, 내마모성을 위한 공구 설계 최적화, 정기적인 공구 유지 관리 및 교체 일정 구현. 초기 공구 투자는 상당할 수 있습니다.
• 공정 제어 및 일관성: 일관된 밀도, 수축 및 최종 특성을 달성하려면 분말 특성, 바인더 함량, 혼합, 압력 적용, 탈지 및 소결을 위한 온도 프로파일을 포함한 수많은 공정 변수를 엄격하게 제어해야 합니다.
  • 완화: 강력한 품질 관리 시스템, 통계적 공정 관리(SPC), 장비의 고급 센서 기술 및 숙련된 인력.
• 수축 관리: SiC는 소결 중에 상당하고 때로는 불균일한 수축(일반적으로 15-25%)을 겪습니다. 이 수축을 정확하게 예측하고 보상하는 것은 치수 제어에 중요합니다.
  • 완화: 압력 성형 공정을 통한 그린 밀도 정밀 제어, 정확한 재료 특성 분석, 경험적 데이터 수집 및 수축 거동의 정교한 모델링.
• 감지