反応結合炭化ケイ素

炭化ケイ素は、市場で入手可能なセラミック材料の中でも最も硬く、耐久性に優れた素材の一つであり、腐食、摩耗、および高温からの保護機能を備えています。.

反応結合型炭化ケイ素は、多孔質炭素を液体または気体のケイ素と反応させ、さらにケイ素を浸透させることで、緻密なセラミック部品を製造する。.

窒化物結合炭化ケイ素（NB SiC）

窒化結合炭化ケイ素（NB SiC）は、セラミック相として窒化炭化ケイ素を主成分とする複合耐火材料であり、強靭で弾力性があり、耐久性に優れた材料を形成しています。 現在利用可能な最も硬い工業用材料の一つであるNB SiCは、粒子や硬い表面などによる摩耗に耐性があります。さらに、その化学的不活性性により、ほとんどの酸、アルカリ、ハロゲン化物に対して耐性を保ちつつ、高い延性を持ち、大きな荷重や衝撃にも耐えることができます。.

窒化物結合型炭化ケイ素は、ブラッシュ法によって複雑かつ精密な形状に容易に成形できるため、耐火性と機械的特性を併せ持つことが求められる用途に利用可能です。さらに、その破壊靭性は焼結SiCを上回っており、摩耗や衝撃応力が伴う過酷な環境下での使用に適しています。.

炭化ケイ素の製造方法には、反応結合法と焼結法の2つがあることに留意してください。それぞれの成形方法は、最終製品の微細組織に大きな影響を与え、その結果、焼結のみによって製造された場合とは異なる熱的・機械的特性をもたらします。以下に、これらの成形技術それぞれの概要を示します：

反応結合型炭化ケイ素は、SiCと炭素の混合物を含む成形体に液状のケイ素を添加し、炭素と反応させて新たな炭化ケイ素粒子を形成すると同時に、元のSiC粒子を結合させることによって作られます。 一度形成されると、この材料はさまざまな形状やサイズに容易に成形できるため、窯内用耐火物、メカニカルシール、流量制御用チョークなどの用途に適しています。.

窒化物結合型炭化ケイ素は、耐摩耗性を要する用途において長年にわたり利用されてきたが、土壌条件下での耐侵食性試験においても、緩い土壌および密な土壌のいずれの条件下においても、焼結ホウ素含有鋼製品と比較して卓越した性能を発揮することが実証されている。.

Blasch社のInVinCerTM

反応結合法は、焼結炭化ケイ素（SSC）よりも低コストの製造プロセスを用いて、あらゆる形状やサイズの炭化ケイ素セラミック部品を製造するための革新的な技術です。 この技術を用いて製造された耐火セラミックスは、その強度、耐食性、および極限温度への耐性で知られており、これらの特性により、窯内用耐火物などの加熱装置だけでなく、シールやバルブなどの摩耗部品にも適しています。.

この技術を用いて製造された耐火セラミックスは、その優れた耐熱衝撃性で知られています。 反応結合型炭化ケイ素の固相含有量が増加するにつれて、曲げ強度および破壊靭性は向上する。この材料は、多孔質炭素または黒鉛と溶融ケイ素との化学反応によって形成されるものであり、その主な破壊様式には、SiCの粒界破壊に加え、残留炭素粒子による脆性破壊が含まれる。.

反応結合型炭化ケイ素を製造するには、まず粗粒の炭化ケイ素粉末と非酸化物の焼結助剤を混合し、2000Fに達するまで加熱します。その工程の後、精密研削技術を用いて混合物を仕上げます。.

反応結合型炭化ケイ素のゲルキャスティングの一環として、重合を促進し、ゲル化時間を調整するために、フルフリルアルコール（FA）とフェノール樹脂の比率を調整した。さらに、微細多孔質炭素のゲル化時間と細孔形態について検討を行った。これらはいずれも、反応結合型炭化ケイ素構造体の作製において重要な役割を果たすことが明らかになった。.

この技術を用いて製造された耐火セラミックスは、RBSCとして知られている。 図9は、このプロセスを用いて製造された、固相含有量が異なるSiC/多孔質炭素体のXRDパターンを示している。その結果、固相含有量が高いものほど遊離Siの含有量が少ないことが示されており、これはこれらの耐火セラミックスにおいて、a-SiC相およびb-SiC相の両方のピーク強度が上昇していることから裏付けられている。.

Calsic® RB

反応結合炭化ケイ素（RBSC）は、卓越した強度と硬度を備え、かつ極限の温度にも耐えることができる革新的なセラミック材料です。これらの特性により、RBSCは窯内用耐火物、メカニカルシール、および半導体製造装置などの用途において、優れた材料選択肢となっています。.

RB SiCは通常、SiC粉末に炭素と可塑剤を混ぜ合わせて金型に入れ、焼成して可塑剤を除去した後、液体または気体のシリコンを注入し、それが炭素と反応してさらに炭化ケイ素を生成させることで製造されます。これにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性を備えた、極めて高密度で高性能な製品が得られます。.

炭素源の組成、形態、および粒径は、RB SiCセラミックスの微細構造や特性の形成において極めて重要な役割を果たしています。 一般的に言えば、プリフォーム中の炭素含有量が多いほど、最終的なセラミックス中のRB SiCの濃度が高くなる。さらに、炭素の反応性もこのプロセスに大きな影響を与える。反応性の高いグラファイトから、反応性の低い微小球状炭素に至るまで、その反応性の違いが影響を及ぼす。.

お客様の用途に適したSiCの種類は、硬度、密度、耐食性などの要件といった、その使用目的に依存します。窒化物結合型および反応結合型のシリコンカーバイドはいずれも、過酷な環境下で卓越した性能を発揮します。.

プレス成形と焼結を経て製造される焼結炭化ケイ素（SSiC）は、強度と硬度の点でRB SiCを上回っていますが、製造にははるかに高い温度を必要とするより複雑な焼結プロセスが求められるため、熱伝導率は低くなっています。 さらに、この材料には複雑な製造方法が求められるためコストも高く、その結果、一部の用途には不向きとなっています。 幸いなことに、サンゴバン・パフォーマンス・セラミックス＆レフラクチャリーズでは、特定の要件を満たすよう特別に設計された工業用耐摩耗製品のフルラインアップをご用意しており、お客様の用途に適したセラミック製品の選定をお手伝いいたします。詳細情報や用途の選定に関するご相談は、今すぐお電話ください！