고객의 요구에 맞는 최고의 실리콘 카바이드 제품

소개 – 맞춤형 탄화규소 제품이란 무엇이며 고성능 산업 응용 분야에서 왜 필수적인가요?

맞춤형 탄화규소(

반도체 제조, 항공우주, 화학 처리, 재생 에너지 등 다양한 산업 분야에서 극한의 온도, 부식성 매체, 높은 기계적 응력을 견딜 수 있는 맞춤형 SiC 부품을 사용합니다. 운영상의 요구가 증가하고 산업 공정의 효율성과 수명 연장을 위한 노력이 지속됨에 따라, 특히 맞춤형 형태의 탄화규소와 같은 재료의 필요성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이러한 제품은 단순한 부품이 아니라 현대 엔지니어링 및 제조 분야에서 가능한 것의 경계를 넓히는 기술을 가능하게 합니다.

주요 응용 분야 – 반도체, 항공 우주, 고온 용광로 등과 같은 산업 전반에서 SiC가 어떻게 사용되는지 살펴보세요.

탄화규소의 다재다능함은 고유한 특성을 활용하여 중요한 기능을 수행하는 광범위한 산업 분야에서 적용할 수 있습니다. 다음은 일부 주요 부문과 SiC 구성 요소에 대한 의존성을 살펴봅니다.

• 반도체 제조: SiC는 높은 순도, 열적 안정성, 강성, 플라즈마 침식 저항성으로 인해 웨이퍼 처리 장비(척, 링, 암), CMP 링, 공정 챔버 부품 및 발열체에 매우 중요합니다.
• 자동차: 고성능 브레이크 디스크, 전기 자동차(EV) 전력 전자 장치(인버터, 컨버터) 및 엔진 및 구동계의 내마모 부품에 사용됩니다. SiC 전력 장치는 더 높은 효율성과 전력 밀도를 제공합니다.
• 항공우주: 로켓 노즐, 터빈 부품, 광학 시스템용 거울, 고강도 대 중량비, 내열 충격성, 극한 온도에서의 안정성으로 인해 경량 구조 부품에 사용됩니다.
• 전력 전자: SiC 다이오드와 MOSFET은 데이터 센터, 산업용 드라이브 및 EV 충전기에 필수적인 더 작고 빠르며 효율적인 전력 변환 시스템을 가능하게 합니다.
• 재생 에너지: 태양 에너지 시스템에서 SiC 인버터는 효율성을 향상시킵니다. 풍력 터빈에서는 SiC 부품을 전력 조절 시스템에서 찾을 수 있습니다.
• 야금 및 고온로: 탁월한 고온 강도, 열전도율, 산화 및 화학적 공격에 대한 저항성으로 인해 가마 가구(빔, 롤러, 플레이트, 세터), 열전대 보호 튜브, 도가니 및 버너 노즐에 사용됩니다.
• 국방: 적용 분야에는 갑옷(인원 및 차량), 미사일 유도 시스템용 부품, 고성능 광학 장치가 포함됩니다.
• 화학 처리: 부식성 화학 물질, 고온 및 마모에 대한 저항성이 가장 중요한 펌프 씰, 밸브 부품, 열교환기 및 반응기 라이닝에 사용됩니다.
• LED 제조: SiC 기판은 고휘도 LED용 GaN 층을 성장시키는 데 사용되며, 우수한 격자 정합 및 열전도율을 제공합니다.
• 산업 기계: 베어링, 기계적 씰, 연마재용 노즐, 내마모 라이너는 SiC의 경도와 내마모성의 이점을 얻습니다.
• 10447: 통신: SiC의 열 관리 기능을 활용하여 고주파 전력 증폭기 및 필터의 부품에 사용됩니다.
• 석유 및 가스: 연마성 및 부식성 환경에 노출된 다운홀 도구, 밸브 부품 및 마모 부품.
• 의료 기기: 임플란트용 생체 적합성 SiC 코팅, 진단 장비용 정밀 부품, 레이저 미러.
• 철도 운송: 견인 시스템용 전력 전자 장치는 효율성을 향상시키고 시스템 크기를 줄입니다.
• 원자력: 차세대 원자로에서 방사선 내성 및 고온 안정성으로 인해 연료 피복재 및 구조 부품에 사용될 것으로 고려됩니다.

맞춤형 탄화규소를 선택하는 이유는 무엇입니까? – 열 저항, 내마모성 및 화학적 불활성을 포함한 맞춤화의 이점에 대해 논의합니다.

맞춤형 탄화규소 제품을 선택하면 표준 재료 또는 기성품 세라믹 부품에 비해 상당한 이점을 얻을 수 있으며, 특히 극한 조건에서 최고 성능과 신뢰성이 요구되는 경우 더욱 그렇습니다. 맞춤화의 주요 이점은 특정 응용 분야의 정확한 요구 사항에 맞게 재료 특성 및 부품 형상을 조정할 수 있다는 것입니다.

맞춤형 SiC의 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 최적화된 열 성능: 맞춤화를 통해 열 전도율(열 분산용) 또는 필요한 경우 단열을 극대화하는 SiC 등급 및 설계를 선택할 수 있습니다. 부품은 특정 열 사이클 조건 및 극한 온도(종종 1400°C 초과, 일부 등급은 최대 1800°C 이상에서 작동)를 견딜 수 있도록 설계할 수 있습니다. 이러한 맞춤형 열 저항은 작동 안정성과 수명을 보장합니다.
• 우수한 내마모성: 탄화규소는 다이아몬드 다음으로 경도가 높은 상업적으로 사용 가능한 재료 중 하나입니다. 맞춤형 SiC 부품은 연마 마모, 침식 및 슬라이딩 마모에 대한 저항성을 극대화하는 형상과 표면 마감으로 설계할 수 있습니다. 이는 노즐, 씰, 베어링 및 연삭 매체와 같은 응용 분야에 매우 중요하며 서비스 수명을 크게 연장하고 가동 중지 시간을 줄입니다.
• 뛰어난 화학적 불활성: SiC는 고온에서도 광범위한 산, 알칼리 및 용융염에 대한 뛰어난 저항성을 나타냅니다. 맞춤화를 통해 a_0 오염을 최소화하고 부식성 화학 환경에서 무결성을 보장하는 고순도 SiC 등급(소결 SiC 등)을 선택할 수 있으며, 이는 화학 처리, 반도체 제조 및 야금 응용 분야에 필수적입니다.
• 높은 강도 및 강성: SiC는 대부분의 금속과 달리 고온에서도 높은 기계적 강도와 강성(Young's Modulus)을 유지합니다. 맞춤형 설계는 구조적 무결성을 최적화하여 높은 기계적 하중 또는 진동 하에서 부품이 변형되거나 고장나지 않도록 합니다.
• 차원 안정성: 맞춤형 SiC 부품은 열팽창 계수가 낮기 때문에 광범위한 온도 범위에서 우수한 치수 안정성을 제공합니다. 이는 작동 중 엄격한 공차를 유지해야 하는 정밀 응용 분야에 매우 중요합니다.
• 맞춤형 전기적 특성: 일반적으로 반도체인 SiC의 전기 전도성은 도핑 및 가공을 통해 제어할 수 있습니다. 맞춤형 SiC 부품은 절연체, 도체(예: 발열체용) 또는 전자 장치용 반도체로 설계할 수 있습니다.
• 복잡한 형상: 고급 제조 기술을 통해 다른 재료나 방법으로는 달성하기 어렵거나 불가능한 복잡한 맞춤형 SiC 형상을 생산할 수 있습니다. 이를 통해 유량, 열 전달 또는 구조적 통합을 위한 최적화된 설계를 사용할 수 있습니다.
• 응용 분야별 솔루션: 맞춤화는 부품이 단일 목적을 위해 설계되었음을 의미하며, 작동 환경에 완벽하게 맞고 시스템의 다른 부품과 원활하게 인터페이스됩니다. 이는 전반적인 시스템 효율성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

맞춤형 탄화규소를 선택함으로써 엔지니어와 조달 관리자는 표준 부품의 한계를 넘어 시스템의 성능을 향상시키고 서비스 수명을 연장하며, 종종 중요한 시스템의 총 소유 비용을 절감할 수 있습니다.

권장 SiC 등급 및 조성 – 반응 결합, 소결 및 질화물 결합 SiC와 해당 특성과 같은 일반적인 유형을 소개합니다.

탄화규소는 단일 재료가 아니라 제조 공정 및 미세 구조에서 파생된 고유한 특성을 가진 세라믹 제품군입니다. 특정 응용 분야에서 성능을 최적화하려면 올바른 등급을 선택하는 것이 중요합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 SiC 유형입니다.

SiC 등급	약어	주요 특징	일반적인 특성	일반적인 응용 분야
반응 결합 실리콘 카바이드	RBSiC(또는 SiSiC)	자유 실리콘(일반적으로 8-15%)을 포함하며, 우수한 열전도율, 뛰어난 마모 및 부식 저항성을 가지며, 복잡한 형상을 쉽게 형성할 수 있으며, 대형 부품에 비용 효율적입니다.	밀도: ~3.02-3.10 g/cm³ 다공성: 매우 낮음(<1%) 굽힘 강도: 250-450 MPa 최대 사용 온도: ~1350-1380°C(규소 융점 때문) 열전도율: 80-150 W/mK	가마 가구, 내마모 라이너, 노즐, 펌프 부품, 기계적 씰, 열교환기.
소결 실리콘 카바이드	SSiC	고순도(일반적으로 >98% SiC), 자유 실리콘 없음, 우수한 고온 강도, 우수한 내식성 및 내산화성, 우수한 열충격 저항성. 미세 입자(알파-SSiC)와 조대 입자(베타-SSiC)로 세분화할 수 있습니다.	밀도: ~3.10-3.15 g/cm³ 다공성: 매우 낮음(<1%) 굽힘 강도: 400-550 MPa 최대 사용 온도: ~1600-1800°C 열전도율: 80-120 W/mK	반도체 공정 부품, 화학 펌프 부품, 베어링, 고온로 부품, 방탄복, 부식성이 강한 환경의 기계적 씰.
질화물 결합 실리콘 카바이드	NBSiC	규소 질화물(Si₃N₄) 상으로 결합된 SiC 입자. 우수한 열 충격 저항성, 중간 강도, 우수한 산화 저항성, 특정 응용 분야에 적합한 가치.	밀도: ~2.6-2.7 g/cm³ 다공성: ~10-15%(밀봉 가능) 인장 강도: 80-150 MPa 최대 사용 온도: ~1400-1500°C 열전도율: 15-25 W/mK	가마 가구(특히 더 큰 범위), 열전대 시스, 로 라이닝, 비철금속 접촉 응용 분야.
재결정화 실리콘 카바이드	RSiC	고순도 SiC 입자가 매우 높은 온도에서 서로 결합됩니다. 뛰어난 열 충격 저항성, 높은 열전도율, 매우 높은 온도에서 우수한 강도, 일반적으로 코팅/밀봉하지 않으면 다공성입니다.	밀도: ~2.5-2.7 g/cm³ 다공성: ~12-20% 인장 강도: 50-100 MPa(고온에서 증가) 최대 사용 온도: ~1650°C(비산화 분위기에서 더 높음) 열전도율: 20-40 W/mK	가마 가구(빔, 플레이트), 복사 튜브, 버너 노즐, 고온 세터.
화학적 기상 증착 실리콘 카바이드	CVD SiC	매우 높은 순도(>99.999%), 이론적으로 밀도가 높고, 표면이 매우 매끄럽고, 우수한 화학적 및 침식 저항성을 가집니다. 일반적으로 코팅 또는 얇은 독립형 부품으로 생산됩니다.	밀도: ~3.21 g/cm³ 다공성: 없음 인장 강도: 400-600 MPa 최대 사용 온도: ~1800°C(더 높을 수 있음) 열전도율: 150-300 W/mK	반도체 부품(서셉터, 돔, 링), 광학 거울, 고순도 화학 처리 장비, 보호 코팅.
탄화규소 위스커/섬유 강화 복합재	SiC_w/SiC, SiC_f/SiC	단일체 SiC에 비해 향상된 파괴 인성. SiC 매트릭스에 내장된 SiC 위스커 또는 섬유.	특성은 보강재 및 매트릭스에 따라 크게 다릅니다. 일반적으로 인성 및 손상 허용 오차가 향상됩니다.	항공우주 부품, 고성능 절삭 공구, 고급 열 엔진 부품. (더 전문화되고 비용이 많이 듦)

SiC 등급의 선택은 온도, 화학적 환경, 기계적 하중 및 비용 고려 사항을 포함한 특정 작동 조건에 따라 크게 달라집니다. 응용 분야에 최적의 등급과 설계를 선택하려면 숙련된 SiC 제품 공급업체와 상담하는 것이 중요합니다.

SiC 제품에 대한 설계 고려 사항 – 제조 가능성, 기하학적 제한, 벽 두께 및 응력점에 대한 통찰력을 제공합니다.

탄화규소로 부품을 설계하는 것은 고유한 경도와 취성으로 인해 금속 또는 플라스틱과는 다른 접근 방식이 필요합니다. 기능적이고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 SiC 부품을 달성하려면 제조 가능성(DfM)을 위한 설계를 신중하게 고려해야 합니다. Sicarb Tech와 같은 SiC 공급업체와 조기에 협력하면 SiC 생산을 위한 설계를 최적화하는 데 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

주요 설계 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 기하학적 단순성: 복잡한 형상이 가능하지만, 일반적으로 더 간단한 형상이 제조 비용을 낮추고 결함 위험을 줄입니다. 불필요하게 복잡한 기능을 피하십시오.
  • 날카로운 내부 모서리와 가장자리를 최소화합니다. 응력 집중을 줄이기 위해 가능한 경우 넉넉한 반경(예: R ≥ 1-2mm)을 사용합니다.
  • 소결 및 소성 중 뒤틀림이나 균열을 방지하기 위해 균일한 벽 두께를 선택합니다. 두께의 급격한 변화는 응력 지점을 생성할 수 있습니다.
• 벽 두께:
  • 최소 벽 두께: 이는 SiC 등급, 전체 부품 크기 및 제조 공정에 따라 다릅니다. 압착 및 소결 부품의 경우 몇 밀리미터일 수 있습니다. 슬립 캐스트 또는 압출 부품의 경우 더 얇은 벽을 사용할 수 있지만 주의해서 취급해야 합니다.
  • 최대 벽 두께: 매우 두꺼운 부분은 균일하게 소결하기 어려울 수 있으며 내부 응력 또는 결함으로 이어질 수 있습니다. 공급업체와 제한 사항을 논의하십시오.
• 허용 오차: SiC는 경도가 높으므로 소결 후 가공하는 데 비용이 많이 듭니다.
  • 가능한 경우 "소성" 공차에 맞게 설계합니다. 일반적인 소성 공차는 치수의 ±1% ~ ±2%일 수 있습니다.
  • 다이아몬드 연삭이 포함되어 비용과 리드 타임이 증가하므로 절대적으로 필요한 경우에만 더 엄격한 공차를 지정하십시오.
• 구멍 및 조리개:
  • 구멍의 종횡비(깊이 대 직경)는 합리적으로 유지해야 합니다. 깊고 작은 직경의 구멍은 형성하고 검사하기 어렵습니다.
  • 구멍 사이 및 구멍에서 가장자리까지의 간격은 구조적 무결성을 유지하기에 충분해야 합니다(예: 구멍 직경의 2-3배 이상).
• 취성 관리:
  • 가능한 경우 SiC 부품을 인장 또는 굽힘 하중이 아닌 압축 하중에 두도록 설계합니다. SiC는 압축에 훨씬 더 강합니다.
  • 충격 하중을 피하거나 충격이 불가피한 경우 이를 완화하기 위한 설계 기능을 통합합니다.
  • 복잡한 부품 또는 높은 응력 응용 분야의 경우 응력 분석(예: FEA)을 고려하여 높은 응력 영역을 식별하고 완화합니다.
• 가입 및 조립:
  • SiC를 다른 재료(특히 열팽창 계수가 다른 금속)에 접합해야 하는 경우 접합 설계가 중요합니다. 브레이징, 압입 또는 기계적 클램핑이 일반적인 방법입니다.
  • 플랜지, 단계 또는 홈과 같은 설계 기능은 조립을 용이하게 할 수 있습니다.
• 표면 특징:
  • SiC의 나사는 가능하지만 일반적으로 거칠고 생산 비용이 많이 듭니다. 금속
  • 정밀도가 중요할 경우, 높은 정밀도를 달성하는 데 비용이 추가되므로 평탄도 및 평행도 요구 사항을 명확하게 정의해야 합니다.
• 제조 공정의 영향: 의도된 제조 공정(예: 건식 압착, 등압 프레스, 슬립 캐스팅, 압출, 반응 결합, 소결)은 설계 가능성에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 압출은 길고 균일한 단면에 적합하며, 슬립 캐스팅은 더 복잡한 중공 형상을 생성할 수 있습니다. 지식이 풍부한 공급업체와 응용 분야에 대해 논의하면 설계를 가장 적합하고 비용 효율적인 제조 경로에 맞출 수 있습니다.

SiC 재료 및 제조의 뉘앙스를 이해하는 전문가, 즉 포괄적인 맞춤형 지원설계 단계 초기에 협력하면 맞춤형 SiC 프로젝트의 결과를 크게 개선할 수 있습니다.

공차, 표면 마감 및 치수 정확도 – 달성 가능한 공차, 표면 마감 옵션 및 정밀 기능을 설명합니다.

탄화규소 부품의 달성 가능한 공차, 표면 조도 및 치수 정확도는 특히 정밀 응용 분야에서 성능에 중요한 요소입니다. 이러한 측면은 SiC 등급, 제조 공정(성형 및 소결) 및 소결 후 가공 범위에 따라 크게 달라집니다.

치수 허용오차:

• 소성된 상태의 공차: 후소결 가공 없이 생산된 구성 요소는 일반적으로 치수 공차가 치수의 ±0.5% ~ ±2% 범위에 있습니다. 이러한 변동은 부품 형상, 배치 일관성 및 소성 조건의 영향을 받을 수 있는 건조 및 소결 중의 수축으로 인해 발생합니다. 많은 응용 분야, 특히 더 큰 구조 부품 또는 가마 가구의 경우 소성 공차가 허용 가능하며 비용 효율적입니다.
• 소결 또는 반응된 상태로 사용할 수 더 높은 정밀도가 필요한 응용 분야의 경우, SiC 부품은 다이아몬드 연삭 공구를 사용하여 소결 후 가공해야 합니다.
  • 표준 연삭 공차는 일반적으로 ±0.025mm ~ ±0.05mm(±0.001" ~ ±0.002")를 달성할 수 있습니다.
  • 정밀 연삭은 더 엄격한 공차를 달성할 수 있으며, 더 작은 부품의 중요한 치수에 대해 잠재적으로 ±0.005mm ~ ±0.01mm(±0.0002" ~ ±0.0004")까지 가능합니다.
  • 매우 엄격한 공차를 달성하면 가공 시간과 비용이 크게 증가합니다.
• 랩핑/연마 공차: 반도체 웨이퍼 척 또는 광학 부품과 같은 초정밀 응용 분야의 경우, 랩핑 및 연마를 통해 종종 마이크로미터 또는 서브마이크로미터 범위의 훨씬 더 엄격한 치수 및 기하 공차(예: 평탄도, 평행도)를 달성할 수 있습니다.

표면 마감:

SiC 부품의 표면 조도(거칠기) 또한 주요 매개변수입니다.

• 소성 표면: 소성 SiC의 표면 거칠기(Ra)는 SiC 등급, 성형 방법 및 입자 크기에 따라 약 1µm ~ 10µm(40µin ~ 400µin) 범위일 수 있습니다. 반응 결합 SiC는 종종 소결 SiC보다 더 매끄러운 성형 표면을 갖습니다.
• 연삭된 표면: 다이아몬드 연삭은 표면 조도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
  • 일반적인 연삭 마감은 Ra 0.4µm ~ 0.8µm(16µin ~ 32µin) 범위입니다.
  • 정밀 연삭은 Ra 0.2µm ~ 0.4µm(8µin ~ 16µin)을 달성할 수 있습니다.
• 래핑/연마된 표면: 랩핑 및 연마 공정은 매우 매끄럽고 종종 거울과 같은 표면을 얻는 데 사용됩니다.
  • 래핑된 표면은 Ra 0.05µm ~ 0.2µm(2µin ~ 8µin)에 도달할 수 있습니다.
  • 광학 응용 분야 또는 최소한의 마찰 및 마모가 필요한 경우 연마된 표면은 Ra < 0.025 µm(< 1 µin)을 달성할 수 있습니다. CVD SiC는 본질적으로 매우 매끄러운 표면을 달성할 수 있습니다.

이러한 영역의 각 증분 개선이 제조 비용을 추가하므로 기능적으로 필요한 정밀도와 표면 조도 수준만 지정하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 씰 면은 랩핑 마감이 필요할 수 있지만, 용광로용 구조 빔은 소성 마감으로 완벽하게 적합할 수 있습니다.

치수 정확도 및 기하 공차:

선형 치수 및 표면 조도 외에도 평탄도, 평행도, 직각도, 진원도 및 원통도와 같은 기하 공차가 종종 중요합니다.

• 소성 부품은 더 넓은 기하 공차를 갖습니다.
• 엄격한 기하 제어를 달성하려면 연삭 및 랩핑 작업이 필요합니다. 예를 들어, 반도체 공정에서 대형 SiC 척 테이블의 평탄도 사양은 수백 밀리미터에 걸쳐 몇 마이크로미터 범위일 수 있습니다.

엄격한 치수 및 표면 마감 요구 사항을 충족하는 SiC 부품을 생산하려면 첨단 가공 및 계측 기능을 갖춘 공급업체가 필수적입니다. 표준화된 GD&T(기하 치수 및 공차)를 사용하여 엔지니어링 도면에 이러한 요구 사항을 명확하게 전달하는 것이 중요합니다.

후처리 요구 사항 – 성능 및 내구성을 향상시키기 위한 연삭, 래핑, 밀봉 또는 코팅과 같은 일반적인 단계를 논의합니다.

많은 탄화규소 부품은 치수 정확도, 표면 특성 또는 향상된 특성에 대한 특정 응용 분야 요구 사항을 충족하기 위해 초기 성형 및 소결 단계 후 후처리 단계를 거쳐야 합니다. 이러한 작업은 가치를 더하지만 최종 비용과 리드 타임에도 기여합니다.

일반적인 사후 처리 요구 사항에는 다음이 포함됩니다:

• 연삭: 이것은 SiC와 같은 경질 세라믹에 가장 일반적인 가공 공정입니다.
  • 목적: 엄격한 치수 공차, 특정 기하학적 특징(평면, 슬롯, 모따기) 및 소성 부품에 비해 향상된 표면 조도를 달성합니다.
  • 방법: SiC의 극심한 경도로 인해 다이아몬드 연삭 휠을 사용합니다. 다양한 연삭 기술에는 표면 연삭, 원통 연삭 및 센터리스 연삭이 포함됩니다.
  • 고려 사항: 연삭은 느리고 비용이 많이 드는 공정입니다. 설계는 제거할 재료의 양을 최소화해야 합니다.
• 래핑 및 연마:
  • 목적: 초매끄러운 표면(낮은 Ra), 높은 평탄도 및 평행도를 달성하기 위해, 종종 씰 면, 베어링, 광학 부품 및 반도체 장비에 필요합니다.
  • 방법: 랩핑은 SiC 부품과 평평한 랩 플레이트 사이에 연마 슬러리(종종 다이아몬드)를 사용합니다. 연마는 더 미세한 연마재와 특수 패드를 사용하여 거울과 같은 마감을 얻습니다.
  • 고려 사항: 이것들은 최고 표면 품질을 요구하는 응용 분야에 예약된 정밀하고 시간이 많이 걸리는 공정입니다.
• 봉인: 질화물 결합 SiC(NBSiC) 또는 재결정 SiC(RSiC)와 같은 일부 SiC 등급은 본질적인 다공성을 갖습니다.
  • 목적: 다공성을 줄이거나 제거하여 화학적 공격에 대한 저항성을 개선하고 가스 또는 액체 투과를 방지하며 때로는 강도를 높입니다.
  • 방법: 다공성 SiC는 유리, 수지 또는 기타 세라믹 재료로 함침될 수 있습니다. 표면 유약도 적용할 수 있습니다.
  • 고려 사항: 밀봉제는 작동 환경(온도, 화학 물질)과 호환되어야 합니다. 밀봉은 최대 사용 온도 또는 기타 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 코팅:
  • 목적: 벌크 SiC 재료에 내재되지 않은 특정 표면 특성, 예를 들어 특정 화학 물질에 대한 향상된 내식성, 향상된 내마모성, 맞춤형 전기적 특성 또는 생체 적합성을 부여합니다.
  • 방법: 다양한 코팅 기술을 사용할 수 있으며, 여기에는 고순도 SiC 또는 기타 세라믹 코팅(예: AlN, TiN)을 위한 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 및 플라즈마 스프레이가 포함됩니다. 예를 들어, CVD SiC 코팅은 반도체 공정 챔버에서 흑연을 보호하기 위해 흑연에 적용할 수 있습니다.
  • 고려 사항: 코팅 접착력, 코팅과 기판 간의 열팽창 불일치 및 작동 스트레스 하에서의 코팅 무결성이 중요합니다.
• 청소:
  • 목적: 제조, 가공 또는 취급 과정에서 오염 물질을 제거하기 위한 것으로, 반도체 및 의료 기기와 같이 고순도를 요구하는 응용 분야에 특히 중요합니다.
  • 방법: 초음파 세척, 특수 화학 용액, 탈이온수 헹굼 등이 포함될 수 있으며, 종종 클린룸 환경에서 수행됩니다.
• 가장자리 모서리 챔퍼링/반경:
  • 목적: SiC와 같이 깨지기 쉬운 재료에서 응력 집중원이 될 수 있고 칩핑이 발생하기 쉬운 날카로운 모서리를 제거합니다. 취급 안전성과 내구성을 향상시킵니다.
  • 방법: 연삭 중에 수행하거나 별도의 경량 가공 단계로 수행할 수 있습니다.
• 레이저 가공:
  • 목적: 마이크로 홀, 복잡한 패턴과 같은 작고 정밀한 특징을 만들거나 스크라이빙/다이싱을 위해, 특히 얇은 SiC 부품에 사용됩니다.
  • 방법: 고출력 레이저를 사용하여 재료를 제거합니다.
  • 고려 사항: 열영향부를 생성할 수 있습니다. 연삭에 비해 벌크 재료 제거 속도가 느릴 수 있지만 마이크로 특징 생성에 대한 고유한 기능을 제공합니다.

적절한 후처리 단계의 선택은 최종 제품이 모든 성능, 품질 및 비용 목표를 충족하도록 하기 위해 최종 사용자 및 SiC 부품 제조업체 간의 협업 노력이 되어야 합니다. 프로젝트 수명 주기 초기에 이러한 요구 사항을 논의하는 것이 좋습니다.

일반적인 과제와 이를 극복하는 방법 – 취성, 가공 복잡성 또는 열 충격과 같은 문제를 강조하고 이를 완화하는 방법을 설명합니다.

탄화규소는 뛰어난 특성을 제공하지만, 이 고급 세라믹을 사용하는 것은 또한 특정 과제를 제시합니다. 이러한 과제를 이해하고 적절한 완화 전략을 사용하는 것이 SiC 부품을 성공적으로 구현하는 데 핵심입니다.

1. 취성 및 낮은 파괴 인성:

• 도전: 대부분의 세라믹과 마찬가지로 SiC는 본질적으로 취성이 있습니다. 파괴 인성이 낮아 균열이 시작되어 전파될 경우, 특히 인장 또는 충격 하중에서 치명적인 고장이 발생하기 쉽습니다.
• 완화 전략:
  • 설계 최적화: 응력 집중을 최소화하도록 부품을 설계합니다(예: 날카로운 모서리 대신 필렛 및 반경 사용). 하중이 주로 압축되도록 합니다. 유한 요소 분석(FEA)을 수행하여 고응력 영역을 식별하고 줄입니다.
  • 재료 선택: 일부 SiC 등급 또는 복합 재료(예: SiC 섬유 강화 SiC)는 약간 향상된 인성을 제공하지만, 이는 종종 더 높은 비용이나 다른 특성과의 절충이 따릅니다.
  • 취급 및 조립: 주의 깊은 취급 절차를 구현합니다. 조립 고정 장치를 설계하여 점 하중 또는 과도한 클램핑력을 방지합니다.
  • 검증 시험: 중요한 응용 분야의 경우, 부품은 예상 서비스 응력보다 높은 응력 수준으로 내구 시험을 수행하여 치명적인 결함이 있는 부품을 제거할 수 있습니다.

2. 복잡한 가공 및 비용:

• 도전: SiC의 극심한 경도는 가공을 어렵고 비용이 많이 들게 합니다. 기존 가공 공구는 효과가 없으며 다이아몬드 공구가 필요합니다. 가공 공정은 느리고 공구 마모가 심합니다.
• 완화 전략:
  • 정미 형상 성형: 최종 원하는 모양에 최대한 가깝게 부품을 생산하는 제조 공정(예: 정밀 프레스, 슬립 캐스팅, 사출 성형)을 활용하여 가공으로 제거해야 하는 재료의 양을 최소화합니다.
  • 제조 가능성을 위한 설계 (DfM): 가능한 경우 설계를 단순화합니다. 절대적으로 필요한 경우에만 좁은 공차와 미세한 표면 마감을 지정합니다.
  • 고급 가공 기술: 전도성 SiC 등급의 경우 전기 방전 가공(EDM) 또는 특정 특징의 경우 레이저 가공과 같은 옵션을 탐색합니다. 이러한 옵션도 자체적인 복잡성과 비용이 있습니다.
  • 공급업체 전문성: 고급 세라믹 가공에 특화된 장비와 전문 지식을 갖춘 숙련된 SiC 제조업체와 파트너 관계를 맺으십시오. 예를 들어, Sicarb Tech는 광범위한 경험을 활용하여 가공 공정을 최적화하며, 이는 성공적인 사례 연구를 탐색할 수 있습니다..