SiC CNC-bewerking voor de productie van complexe ontwerpen

De onophoudelijke zoektocht naar prestaties en efficiëntie in geavanceerde industrieën vereist materialen die bestand zijn tegen extreme omstandigheden. Siliciumcarbide (SiC) is naar voren gekomen als een koploper en biedt uitzonderlijke hardheid, thermische geleidbaarheid en chemische inertheid. Het benutten van deze eigenschappen voor ingewikkelde componenten vereist echter geavanceerde productietechnieken. Dit is waar siliciumcarbide CNC (Computer Numerical Control) bewerking onmisbaar wordt, waardoor de creatie van complexe geometrieën met hoge precisie mogelijk wordt. Dit bericht duikt in de wereld van SiC CNC-bewerking en onderzoekt de toepassingen, voordelen, ontwerpoverwegingen en hoe u kunt samenwerken met de juiste leverancier voor uw aangepaste SiC-componentbehoeften.

Introductie: Aangepaste SiC-producten en hoogwaardige toepassingen

Aangepaste siliciumcarbideproducten zijn componenten die specifiek zijn ontworpen en vervaardigd uit SiC om te voldoen aan unieke operationele eisen in hoogwaardige industriële toepassingen. In tegenstelling tot kant-en-klare onderdelen, zijn aangepaste SiC-componenten op maat gemaakt qua geometrie, materiaalkwaliteit, oppervlakteafwerking en maattoleranties om optimale prestaties te leveren in omgevingen waar conventionele materialen falen. Hun essentiële rol vloeit voort uit de intrinsieke eigenschappen van SiC: extreme hardheid (alleen overtroffen door diamant), hoge thermische geleidbaarheid, lage thermische uitzetting, uitstekende slijtage- en corrosiebestendigheid en stabiliteit bij hoge temperaturen (tot 1650°C of hoger, afhankelijk van de kwaliteit).

Industrieën zoals de productie van halfgeleiders, de lucht- en ruimtevaart, energie en chemische verwerking vertrouwen op deze aangepaste SiC-onderdelen voor kritieke toepassingen zoals wafer-chucks, spiegels, warmtewisselaars, pompdichtingen, sproeiers en ovencomponenten. De mogelijkheid om SiC nauwkeurig in complexe vormen te bewerken door middel van CNC-bewerking ontsluit nieuwe mogelijkheden voor innovatie, waardoor ingenieurs componenten kunnen ontwerpen die voorheen niet produceerbaar waren, waardoor de grenzen van technologie en efficiëntie worden verlegd. Naarmate ontwerpen ingewikkelder worden en prestatie-eisen strenger, groeit de vraag naar deskundige SiC CNC-bewerkingsdiensten blijft groeien, waardoor het een hoeksteen wordt van de moderne geavanceerde materiaalproductie.

Belangrijkste toepassingen: SiC CNC-bewerkte onderdelen in verschillende industrieën

De veelzijdigheid en superieure eigenschappen van CNC-bewerkte siliciumcarbide maken het een voorkeursmateriaal in een groot aantal veeleisende sectoren. De mogelijkheid om het in complexe ontwerpen met nauwe toleranties te vormen, maakt innovatieve oplossingen mogelijk waarbij andere materialen hun grenzen bereiken.

• Productie van halfgeleiders: SiC is cruciaal voor componenten zoals elektrostatische chucks (E-chucks), wafer-verwerkingssystemen, focusringen, douchekoppen en CMP (Chemical Mechanical Planarization) ringen. CNC-bewerking zorgt voor de hoge zuiverheid, maatvastheid en plasma-erosiebestendigheid die nodig zijn in deze toepassingen.
• Ruimtevaart en defensie: Gebruikt voor lichtgewicht spiegels met hoge stijfheid, optische banken, radomes voor raketten, stuwraketcomponenten en slijtvaste onderdelen in vliegtuigen en ruimtevaartuigen. De mogelijkheid om complexe aerodynamische vormen en ingewikkelde interne structuren te bewerken, is essentieel.
• Vermogenselektronica: SiC is een toonaangevend halfgeleidermateriaal met een brede bandgap. CNC-bewerking wordt gebruikt voor het produceren van hoogprecisie substraten, koellichamen en verpakkingscomponenten voor vermogensmodules, omvormers en converters, waardoor een hogere vermogensdichtheid en efficiëntie mogelijk wordt.
• Ovens en warmtebehandeling bij hoge temperatuur: Componenten zoals balken, rollen, thermokoppelbeschermingsbuizen, brandermondstukken en ovenmeubilair profiteren van de sterkte bij hoge temperaturen en de thermische schokbestendigheid van SiC. CNC-bewerking maakt geoptimaliseerde ontwerpen mogelijk voor warmteverdeling en structurele integriteit.
• Automotive: SiC-componenten worden gebruikt in de vermogenselektronica van elektrische voertuigen (EV), remsystemen (keramische remschijven) en slijtdelen in motoren en transmissies. Precisiebewerking is essentieel voor deze zeer betrouwbare toepassingen.
• Chemische verwerking: Dichtingen, lagers, pompassen, klepcomponenten en reactorbekledingen van SiC bieden uitzonderlijke weerstand tegen corrosieve chemicaliën en schurende suspensies. CNC-bewerking vergemakkelijkt de creatie van complexe vloeistofpaden en afdichtingsoppervlakken.
• op maat gemaakte siliciumcarbide wafers Componenten in thermische zonne-energiecentrales en windturbines, zoals lagers en afdichtingen, kunnen profiteren van de duurzaamheid van SiC.
• Metallurgie: Degels, gietcomponenten en thermokappelscheden vereisen de stabiliteit bij hoge temperaturen en de weerstand tegen gesmolten metalen van SiC.
• LED-productie: Susceptors en dragers voor MOCVD-reactoren die worden gebruikt in de LED-productie worden vaak gemaakt van zeer zuiver SiC, wat precisiebewerking vereist.
• Industriële machines: Precisieassen, lagers, sproeiers voor abrasief waterstraalsnijden en slijtvaste voeringen in zware machines benutten de hardheid en slijtvastheid van SiC.

De onderstaande tabel belicht enkele belangrijke industrieën en de specifieke CNC-bewerkte SiC-componenten die ze gebruiken:

Industrie	Veelvoorkomende CNC-bewerkte SiC-componenten	Belangrijke SiC-eigenschappen benut
Halfgeleider	Wafer-chucks, focusringen, douchekoppen, randringen	Hoge zuiverheid, plasmabestendigheid, thermische geleidbaarheid, stijfheid
Ruimtevaart	Spiegels, optische systemen, radomes, stuwraketsproeiers	Lichtgewicht, hoge stijfheid, thermische stabiliteit, slijtvastheid
Vermogenselektronica	Substraten, koellichamen, moduleverpakking	Hoge thermische geleidbaarheid, elektrische isolatie (voor sommige kwaliteiten), werking bij hoge temperaturen
Automotive (EV's, prestaties)	Vermogensmodulecomponenten, remschijven, slijtdelen	Thermisch beheer, slijtvastheid, lichtgewicht
Chemische verwerking	Mechanische afdichtingen, pompcomponenten, klepzittingen, sproeiers	Chemische inertheid, slijtvastheid, hoge hardheid
Hoge temperatuur ovens	Balken, rollen, buizen, brandermondstukken	Sterkte bij hoge temperaturen, thermische schokbestendigheid, oxidatiebestendigheid

Waarom kiezen voor op maat gemaakte CNC-bewerkte siliciumcarbide?

Kiezen voor op maat gemaakte CNC-bewerkte siliciumcarbide-componenten biedt een aanzienlijk concurrentievoordeel wanneer standaardonderdelen niet voldoen aan de strenge eisen van geavanceerde toepassingen. De belangrijkste voordelen vloeien voort uit de combinatie van de uitzonderlijke materiaaleigenschappen van SiC en de precisie van CNC-bewerking:

• Complexe geometrieën en ingew CNC-bewerking maakt de creatie mogelijk van zeer complexe vormen,
• Superieur thermisch beheer: De hoge thermische geleidbaarheid van SiC maakt efficiënte warmteafvoer mogelijk. Met CNC-bewerking op maat kunnen ingewikkelde koelkanalen of geoptimaliseerde warmtespreidergeometrieën worden gecreëerd, cruciaal voor toepassingen in vermogenselektronica, optiek met hoog vermogen en apparatuur voor de verwerking van halfgeleiders.
• Uitzonderlijke slijtvastheid: Siliciumcarbide is een van de hardste commercieel verkrijgbare materialen. CNC-bewerking kan onderdelen produceren met extreem gladde oppervlakken en precieze profielen, waardoor hun slijtagelevensduur in schurende of wrijvingsrijke omgevingen wordt verlengd, zoals afdichtingen, lagers en sproeiers.
• Uitstekende chemische inertie en corrosiebestendigheid: SiC is bestand tegen een breed scala aan zuren, logen en gesmolten zouten. Op maat bewerkte componenten kunnen worden ontworpen om de oppervlakte-integriteit te maximaliseren en potentiële punten van chemische aantasting te minimaliseren, waardoor de levensduur van een component in agressieve chemische omgevingen, die vaak voorkomen in de chemische verwerkings- en olie- en gasindustrie, wordt verlengd.
• Maatvastheid bij hoge temperaturen: SiC behoudt zijn sterkte en vorm bij verhoogde temperaturen. CNC-bewerking zorgt ervoor dat componenten voor ovens, turbines of ruimtevaarttoepassingen worden vervaardigd met precieze afmetingen die stabiel blijven onder extreme thermische belastingen.
• Prestaties op Maat: Maatwerk maakt de selectie mogelijk van specifieke SiC-kwaliteiten (bijv. SSiC, RBSiC) en oppervlakteafwerkingen die het meest geschikt zijn voor de unieke mechanische, thermische, elektrische en chemische eisen van de toepassing. Dit zorgt voor optimale prestaties en een lange levensduur.
• Snelle prototyping en iteratie: CNC-bewerking is zeer geschikt voor het produceren van prototypes en kleine tot middelgrote productieruns. Hierdoor kunnen technici snel ontwerpen voor complexe SiC-onderdelen testen en herhalen, waardoor de ontwikkelingscyclus voor nieuwe technologieën wordt versneld.
• Hoge precisie en herhaalbaarheid: Moderne CNC-bewerkingscentra kunnen zeer kleine toleranties (vaak in het micronbereik) en uitstekende herhaalbaarheid bereiken, waardoor wordt gegarandeerd dat elk op maat gemaakt SiC-onderdeel voldoet aan de exacte specificaties die vereist zijn voor kritische toepassingen.

Door te kiezen voor op maat bewerkt siliciumcarbide met CNC, kunnen bedrijven materiaalbeperkingen overwinnen, de productprestaties verbeteren en innovatie stimuleren in hun respectieve vakgebieden. Het is een investering in betrouwbaarheid, efficiëntie en geavanceerde mogelijkheden.

Aanbevolen SiC-kwaliteiten en -samenstellingen voor CNC-bewerking

Het selecteren van de juiste kwaliteit siliciumcarbide is van het grootste belang voor succesvolle CNC-bewerking en het bereiken van de gewenste eindgebruikprestaties. Verschillende SiC-kwaliteiten bieden verschillende eigenschappen, bewerkbaarheidskenmerken en kostenprofielen. Hier zijn enkele veelgebruikte CNC-bewerkte kwaliteiten:

• Gesinterd siliciumcarbide (SSiC):
  • Samenstelling: Geproduceerd door het sinteren van fijn SiC-poeder bij hoge temperaturen (vaak >2000°C), soms met niet-oxide sinterhulpmiddelen. Resulteert in een dicht, eenfasig SiC-materiaal (doorgaans >98% SiC).
  • Eigenschappen: Uitstekende slijtvastheid, hoge sterkte, uitzonderlijke corrosiebestendigheid, goede thermische schokbestendigheid en behoudt sterkte bij zeer hoge temperaturen. Hoge zuiverheid.
  • CNC-bewerkbaarheid: Vanwege de extreme hardheid en dichtheid is SSiC moeilijk te bewerken. Het vereist diamantgereedschap, stijve machine-opstellingen en geoptimaliseerde bewerkingsparameters. Bewerking gebeurt meestal in de "groene" of "bisque" staat, indien mogelijk, gevolgd door sinteren en vervolgens precisie-diamantslijpen voor eindtoleranties. Directe CNC-bewerking van volledig gesinterd SSiC is een zeer gespecialiseerd proces.
  • Veelvoorkomende toepassingen: Mechanische afdichtingen, lagers, pompcomponenten, sproeiers, onderdelen voor halfgeleiderapparatuur, bepantsering.
• Reactiegebonden Siliciumcarbide (RBSiC of SiSiC):
  • Samenstelling: Een mengsel van SiC-deeltjes en koolstof wordt geïnfiltreerd met gesmolten silicium. Het silicium reageert met de koolstof en vormt extra SiC, dat de oorspronkelijke SiC-deeltjes bindt. Bevat vrij silicium (meestal 8-20%).
  • Eigenschappen: Goede slijtvastheid, hoge thermische geleidbaarheid (door vrij silicium), uitstekende thermische schokbestendigheid en goede sterkte. Kan gemakkelijker in complexe vormen worden gevormd dan SSiC vóór het bakken.
  • CNC-bewerkbaarheid: Gemakkelijker te bewerken dan SSiC vanwege de aanwezigheid van vrij silicium, hoewel nog steeds diamantgereedschap vereist. Het vrije silicium kan selectief worden geëtst als een zuiver SiC-oppervlak nodig is voor bepaalde chemische toepassingen. Complexe ontwerpen kunnen bijna netto-vormig worden gemaakt en vervolgens met precisie met CNC worden geslepen.
  • Veelvoorkomende toepassingen: Ovenmeubilair (balken, rollen), warmtewisselaars, slijtvoeringen, pompcomponenten, grote structurele componenten.
• Nitride-gebonden siliciumcarbide (NBSC):
  • Samenstelling: SiC-korrels gebonden door een siliciumnitridefase (Si3N4).
  • Eigenschappen: Goede thermische schokbestendigheid, goede slijtvastheid en goede weerstand tegen gesmolten non-ferrometalen. Over het algemeen lagere kosten dan SSiC of RBSiC.
  • CNC-bewerkbaarheid: Matig moeilijk; vereist diamantgereedschap. Bewerkingsstrategieën zijn vergelijkbaar met andere harde keramiek.
  • Veelvoorkomende toepassingen: Ovenbekleding, thermokoppelbeschermingsbuizen, componenten voor de aluminium- en koperindustrie.
• Chemische dampafzetting (CVD) SiC:
  • Samenstelling: Zeer hoge zuiverheid (vaak >99,999%) SiC, geproduceerd door chemische dampafzetting. Kan worden afgezet als coatings of als bulk materiaal.
  • Eigenschappen: Extreem hoge zuiverheid, uitstekende chemische bestendigheid, hoge stijfheid en goede thermische eigenschappen.
  • CNC-bewerkbaarheid: Bewerking is meestal beperkt tot slijpen en lappen vanwege de waarde van het materiaal en de vereiste precisie. Vaak gebruikt voor optische componenten of onderdelen van halfgeleiderproceskamers waar oppervlakteafwerking en zuiverheid van het grootste belang zijn.
  • Veelvoorkomende toepassingen: Halfgeleiderwafels, optische spiegels, beschermende coatings.
• Gerekristalliseerd siliciumcarbide (RSiC):
  • Samenstelling: Gemaakt door gecomprimeerde SiC-korrels bij zeer hoge temperaturen te bakken, waardoor ze zonder bindmiddelen of sinterhulpmiddelen worden gebonden. Heeft gecontroleerde porositeit.
  • Eigenschappen: Uitstekende thermische schokbestendigheid, sterkte bij hoge temperaturen en goed voor toepassingen die gasdoorlatendheid of specifieke porositeit vereisen.
  • CNC-bewerkbaarheid: Kan worden bewerkt, maar porositeit kan de oppervlakteafwerking beïnvloeden. Diamantgereedschap is essentieel.
  • Veelvoorkomende toepassingen: Ovenmeubilair, poreuze branders, filters.

De keuze van SiC-kwaliteit voor CNC-bewerking hangt sterk af van de eisen van de toepassing voor temperatuurbestendigheid, slijtage, chemische inertheid, thermische geleidbaarheid en kosten. Overleg met een ervaren SiC-bewerking specialist, zoals Sicarb Tech, kan helpen bij het selecteren van de optimale kwaliteit en het ontwikkelen van een effectieve bewerkingsstrategie. Ontdek onze ondersteuning aanpassen om de perfecte SiC-oplossing voor uw project te vinden.

Een samenvatting van belangrijke eigenschappen die relevant zijn voor CNC-bewerking en de geschiktheid voor toepassingen:

SiC-kwaliteit	Belangrijkste kenmerken voor bewerking en toepassing	Relatieve bewerkbaarheid (harder > gemakkelijker)	Typische maximale bedrijfstemperatuur.
Gesinterd SiC (SSiC)	Hoogste hardheid, slijtvastheid, zuiverheid, sterkte bij temperatuur.	Zeer Hard	~1600°C – 1700°C
Reactiegebonden SiC (RBSiC)	Goede thermische geleidbaarheid, complexe vormen, goede slijtvastheid	Hard	~1350°C – 1380°C (door vrij Si)
Nitrietgebonden SiC (NBSC)	Goede thermische schok, kosteneffectief voor bepaalde toepassingen	Matig hard	~1400°C – 1550°C
CVD SiC	Ultra-hoge zuiverheid, uitstekende oppervlakteafwerking	Zeer hard (meestal slijpen/lappen)	~1600°C+
Gerekristalliseerd SiC (RSiC)	Gecontroleerde porositeit, uitstekende thermische schok	Matig hard	~1650°C

Ontwerpoverwegingen voor CNC-bewerkte SiC-producten

Het ontwerpen van componenten voor siliciumcarbide CNC-bewerking vereist een zorgvuldige afweging van de unieke eigenschappen van het materiaal, voornamelijk de hardheid en broosheid. Het naleven van Design for Manufacturability (DfM)-principes die specifiek zijn voor harde keramiek kan de kosten aanzienlijk verlagen, de levertijden verbeteren en de prestaties en betrouwbaarheid van het eindproduct verbeteren.

• Meetkunde en complexiteit:
  • Vereenvoudig waar mogelijk: Hoewel CNC-bewerking complexe vormen mogelijk maakt, leiden eenvoudigere geometrieën over het algemeen tot lagere bewerkingstijden en -kosten. Vermijd onnodig ingewikkelde kenmerken als ze geen functionele waarde toevoegen.
  • Royale Radii: Scherpe interne hoeken zijn spanningsconcentratoren en moeilijk te bewerken. Integreer de grootst toelaatbare stralen voor interne hoeken om de sterkte te verbeteren en de slijtage van het gereedschap te verminderen. Externe hoeken kunnen scherp zijn, maar kunnen gevoelig zijn voor afbrokkelen.
  • Uniforme wanddikte: Het handhaven van een uniforme wanddikte helpt spanningsconcentratie en potentiële scheuren tijdens bewerking of thermische cycli in de uiteindelijke toepassing te voorkomen. Vermijd abrupte veranderingen in dikte.
• Wanddikte en aspectverhoudingen:
  • Minimale wanddikte: SiC is sterk maar broos. Zeer dunne wanden (bijv. minder dan 1-2 mm, afhankelijk van de totale grootte en de SiC-kwaliteit) kunnen moeilijk te bewerken zijn zonder breuk en kunnen fragiel zijn. Raadpleeg uw bewerkingsleverancier voor specifieke limieten.
  • Aspectverhoudingen: Kenmerken met een hoge aspectverhouding (bijv. lange, dunne pennen of diepe, smalle sleuven) kunnen moeilijk en duur zijn om te bewerken. Overweeg of deze opnieuw kunnen worden ontworpen of dat alternatieve montagemethoden haalbaar zijn.
• Gaten en interne kenmerken:
  • Verhouding gatdiepte tot diameter: Diepe gaten met een kleine diameter zijn een uitdaging. Standaard boor- en slijpgereedschappen hebben beperkingen. Overweeg alternatieve ontwerpen of bespreek de haalbaarheid met uw leverancier.
  • Kruisende gaten: Kruisingen kunnen scherpe randen en mogelijk afbrokkelen veroorzaken. Het ontbramen van interne kruisingen is zeer moeilijk.
  • Draad: Interne en externe schroefdraad kunnen in SiC worden bewerkt, maar ze zijn meestal grof en vereisen gespecialiseerde technieken. Schroefdraadinzetstukken van metaal kunnen een robuuster alternatief zijn voor frequent monteren/demonteren.
• Toleranties:
  • Specificeer alleen de benodigde toleranties: Extreem kleine toleranties verhogen de bewerkingstijd en -kosten aanzienlijk. Specificeer kleine toleranties alleen waar functioneel cruciaal. Algemene toleranties moeten zo ruim zijn als acceptabel is.
  • Overweeg materiaaleigenschappen: SiC heeft een lage thermische uitzetting, dus dimensionale veranderingen met temperatuur zijn minimaal, wat een voordeel kan zijn voor het aanhouden van kleine toleranties in variabele thermische omgevingen.
• Afwerking oppervlak:
  • Functionele vereisten: Specificeer de oppervlakteafwerking (bijv. Ra-waarde) op basis van functionele behoeften (bijv. afdichtingsoppervlakken, optische toepassingen, slijtoppervlakken). Fijnere afwerkingen vereisen meer bewerkingstijd (slijpen, lappen, polijsten).
• Materiaalkeuze:
  • De keuze van de SiC-kwaliteit (SSiC, RBSiC, enz.) beïnvloedt de ontwerpbeperkingen. RBSiC kan bijvoorbeeld gemakkelijker in bijna netto-vormen worden gevormd vóór de uiteindelijke bewerking.
• Spanningsconcentraties vermijden:
  • Naast interne stralen, vermijd inkepingen, scherpe V-groeven en plotselinge dwarsdoorsnede-veranderingen die kunnen fungeren als scheurinitiatieplaatsen in een bros materiaal.
• Randbehandelingen:
  • Specificeer afschuiningen of stralen op externe randen om afbrokkelen tijdens hantering en gebruik te voorkomen. Scherpe randen op SiC kunnen zeer fragiel zijn.
• Overleg met de fabrikant:
  • Neem vroegtijdig contact op met uw SiC CNC-bewerkingsleverancier in het ontwerpproces. Hun expertise kan helpen bij het optimaliseren van het ontwerp voor maakbaarheid, het suggereren van verbeteringen en het identificeren van potentiële uitdagingen. Bedrijven als Sicarb Tech bieden uitgebreide ondersteuning aanpassen, waarbij ze hun diepgaande kennis van SiC-eigenschappen en bewerkingsmogelijkheden benutten.

Door deze factoren in overweging te nemen, kunnen technici robuuste en kosteneffectieve SiC-componenten ontwerpen die de voordelen van het materiaal volledig benutten en tegelijkertijd de fabricagecomplexiteit minimaliseren.

Tolerantie, oppervlakteafwerking en maatnauwkeurigheid bij SiC CNC-bewerking

Het bereiken van precieze maatnauwkeurigheid, kleine toleranties en specifieke oppervlakteafwerkingen is een kenmerk van geavanceerde SiC CNC-bewerking. Gezien de extreme hardheid van SiC, omvatten deze bewerkingen bijna uitsluitend diamantslijpen, lappen en polijsten als de laatste bewerkingsfasen.

Toleranties:

• Standaard Toleranties: Voor algemene kenmerken zijn toleranties in het bereik van ±0,025 mm tot ±0,1 mm (±0,001″ tot ±0,004″) vaak haalbaar zonder overmatige kosten.
• Strakke toleranties: Voor kritische afmetingen kan precisie-CNC-slijpen toleranties bereiken van slechts ±0,002 mm tot ±0,005 mm (±0,00008″ tot ±0,0002″). Het bereiken van dergelijke toleranties vereist gespecialiseerde apparatuur, gecontroleerde omgevingen en uitgebreide metrologie.
• Geometrische toleranties: Controle over vlakheid, parallelheid, loodrechtheid, rondheid en cilindriciteit is ook cruciaal. Zo kunnen vlakheidswaarden van enkele micrometers (of zelfs sub-micron over kleine oppervlakken) worden bereikt voor afdichtings- of optische oppervlakken.
• Impact van complexiteit: De haalbare tolerantie hangt ook af van de geometrie van het onderdeel, de grootte en de SiC-kwaliteit. Complexe onderdelen met veel kenmerken kunnen verschillende haalbare toleranties hebben voor verschillende kenmerken.

Afwerking oppervlak:

De oppervlakteafwerking van CNC-bewerkte SiC-componenten kan worden afgestemd op de behoeften van de toepassing:

• As-gevuurd/Gesinterd: Oppervlakken van SiC-
• Geslepen afwerking: Diamantslijpen is de meest gebruikelijke methode voor het vormen en bereiken van de initiële maatnauwkeurigheid. Typische oppervlakteafwerkingen na het slijpen variëren van Ra 0,2 µm tot Ra 0,8 µm (8 µin tot 32 µin). Dit is geschikt voor veel mechanische toepassingen.
• Gelapte afwerking: Lappen gebruikt fijne schurende slurries om gladdere oppervlakken en een betere vlakheid te bereiken. Gelapte SiC-oppervlakken kunnen Ra 0,05 µm tot Ra 0,2 µm (2 µin tot 8 µin) bereiken. Dit is vaak vereist voor dynamische afdichtingen of contactoppervlakken.
• Gepolijste afwerking: Voor toepassingen die extreem gladde oppervlakken vereisen, zoals spiegels, optische componenten of sommige halfgeleideronderdelen, kan SiC worden gepolijst om Ra-waarden onder 0,025 µm (1 µin) te bereiken, soms zelfs tot gladheid op angstromniveau voor supergepolijste oppervlakken.

De onderstaande tabel vat de typische haalbare specificaties samen:

Parameter	Typisch haalbaar bereik	Proces	Opmerkingen
Maattolerantie (Algemeen)	±0,025 mm tot ±0,1 mm	CNC-slijpen	Afhankelijk van kenmerk en grootte
Maattolerantie (Precisie)	±0,002 mm tot ±0,005 mm	Zeer nauwkeurig CNC-slijpen	Voor kritieke kenmerken
Oppervlakteafwerking (geslepen)	Ra 0,2 µm – 0,8 µm	Diamant slijpen	Veelvoorkomend voor mechanische onderdelen
Oppervlakteafwerking (gelapt)	Ra 0,05 µm – 0,2 µm	Lappen	Voor afdichtingen, slijtoppervlakken
Oppervlakteafwerking (gepolijst)	Ra < 0,025 µm (kan < 0,005 µm zijn)	Polijsten	Optische, halfgeleidertoepassingen
Vlakheid (Precisie)	Tot 1-2 µm over aanzienlijke oppervlakken	Lappen/polijsten	Toepassingsafhankelijk
Parallelisme/perpendiculariteit	Tot een paar micron	Precisieslijpen/lappen	Afhankelijk van de geometrie

Afmetingsnauwkeurigheid en metrologie:

Het waarborgen van maatnauwkeurigheid omvat nauwgezette procesbeheersing en geavanceerde metrologie. Dit omvat:

• Coördinatenmeetmachines (CMM's): Voor precieze 3D-meting van complexe geometrieën.
• Optische comparatoren en visionsystemen: Voor profiel- en kenmerkinspectie.
• Oppervlakteprofilometers: Om de oppervlakteruwheid en het profiel te meten.
• Interferometers: Voor het beoordelen van de vlakheid en de oppervlaktevorm van oppervlakken van optische kwaliteit.

Leveranciers die gespecialiseerd zijn in SiC CNC-bewerking investeren zwaar in deze metrologietools om te verifiëren dat onderdelen voldoen aan strenge klantspecificaties. De inherente stabiliteit van SiC (lage thermische uitzetting, hoge stijfheid) helpt de maatnauwkeurigheid te behouden na de productie, mits interne spanningen van de bewerking correct worden beheerd.

Nabehandelingsbehoeften voor CNC-bewerkte SiC-componenten

Na de primaire CNC-bewerkingen (meestal slijpen) kunnen siliciumcarbidecomponenten extra nabewerking vereisen om aan specifieke functionele eisen te voldoen, de prestaties te verbeteren of de duurzaamheid te verbeteren. Deze stappen zijn vaak cruciaal voor veeleisende toepassingen.

• Precisieslijpen: Hoewel CNC-bewerking vaak *is* slijpen voor SiC, kan verder ultraprecisieslijpen worden gebruikt om de uiteindelijke, extreem nauwe toleranties of specifieke geometrische kenmerken te bereiken na de initiële vormgeving of als er vervormingen optreden door andere processen.
• Lappen: Dit proces wordt gebruikt om zeer fijne oppervlakteafwerkingen te bereiken (meestal Ra 0,05 tot 0,2 µm) en een uitzonderlijke vlakheid, vaak vereist voor afdichtingsoppervlakken, slijtagecomponenten of substraten waar vlakheid cruciaal is. Lappen gebruikt een fijne schurende slurry tussen het SiC-onderdeel en een laapplaat.
• Polijsten: Voor toepassingen die spiegelachtige afwerkingen vereisen (Ra < 0,025 µm, soms tot op angstrom-niveau), zoals optische spiegels, sommige onderdelen van halfgeleiderapparatuur of hoogwaardige lagers, is polijsten noodzakelijk. Hierbij worden steeds fijnere diamantsuspensies of chemisch-mechanische polijsttechnieken (CMP) gebruikt.
• Afschuinen/radiuscorrectie: Scherpe randen op brosse SiC-componenten zijn gevoelig voor afbrokkeling tijdens hantering of werking. Gecontroleerd afschuinen of afronden van randen met behulp van gespecialiseerde diamantgereedschappen kan dit risico beperken en de robuustheid van het onderdeel verbeteren.
• Schoonmaken: Grondige reiniging is essentieel om bewerkingsresten, schurende deeltjes of verontreinigingen te verwijderen. Dit kan ultrasoon reinigen in gespecialiseerde oplosmiddelen, spoelen met gedeïoniseerd water en drogen in gecontroleerde omgevingen omvatten, vooral cruciaal voor halfgeleider- en medische toepassingen. Hoogzuivere reinigingsprocessen kunnen vereist zijn voor CVD SiC- of SSiC-onderdelen die in ultrareine omgevingen worden gebruikt.
• Uitgloeien/spanningsvrij maken: Hoewel SiC zeer stabiel is, kunnen intensieve bewerkingen soms lokale spanningen veroorzaken. In sommige zeldzame, zeer kritieke toepassingen kan een nabewerkingstemperen worden overwogen om deze spanningen te verminderen, hoewel dit minder vaak voorkomt voor SiC dan voor metalen. Zorgvuldige controle van bewerkingsparameters is de belangrijkste manier om spanning te beheersen.
• Oppervlaktebehandelingen/coatings (minder gebruikelijk voor bulk SiC):
  • Afdichting (voor poreuze kwaliteiten): Sommige poreuze soorten SiC (zoals bepaalde RSiC) kunnen worden geïmpregneerd met harsen of andere materialen om de porositeit te verminderen als gasdichtheid vereist is, hoewel dit de intrinsieke eigenschappen van SiC verandert.
  • Coatings (op andere substraten): Vaker wordt SiC als coating (bijv. CVD SiC) op andere materialen aangebracht. Als een bulk SiC-onderdeel een andere oppervlakte-eigenschap vereist die niet met SiC zelf kan worden bereikt, kan een gespecialiseerde coating worden overwogen, maar dit is zeldzaam omdat de natuurlijke eigenschappen van SiC meestal gewenst zijn.
• Inspectie en metrologie: Hoewel het op zich geen "bewerkings"-stap is, is rigoureuze inspectie met behulp van CMM's, profilometers, interferometers, enz., een cruciale nabewerkingskwaliteitsborgingsstap om te verifiëren dat aan alle maat-, oppervlakteafwerkings- en geometrische specificaties is voldaan na alle bewerkings- en afwerkingsbewerkingen.

De omvang en het type nabewerking zijn sterk afhankelijk van de SiC-kwaliteit, de complexiteit van de component en de beoogde toepassing. Het bespreken van deze behoeften met uw SiC-bewerkingsleverancier ea