블랙 실리콘 카바이드: 특성 및 응용 분야
1. 개요
블랙 실리콘 카바이드(SiC)는 규사와 석유 코크스의 혼합물을 전기 저항로에서 고온(약 2200°C)으로 가열하여 제조되는 합성 세라믹 소재입니다. 산화알루미늄보다 단단하지만 다이아몬드나 탄화붕소보다는 인성이 떨어집니다.
2. 블랙 실리콘 카바이드의 주요 특성
| 재산 | 설명 |
|---|---|
| 경도 | 모스 척도 9.0~9.5(다이아몬드에 가까움) |
| 녹는점 | ~2700°C (분해되고 녹지 않음) |
| 열전도도 | 높음(120-200 W/m·K) |
| 내화학성 | 산, 알칼리 및 산화에 강함 |
| 전기 전도도 | 반도체 |
| 기계적 강도 | 높은 압축 강도, 취성 |
| 밀도 | ~3.1g/cm³ |
| 열충격 저항성 | 훌륭한 |
| 색상 | 불순물(철, 탄소)로 인한 검은색/짙은 회색 |
3. 블랙 실리콘 카바이드의 응용 분야
A. 연마재 및 연삭
연삭 휠, 사포, 절삭 공구에 사용됩니다.
비철금속(알루미늄, 황동), 세라믹, 복합재료에 효과적입니다.
B. 내화물
열 안정성이 높아 용광로 안감, 가마 기구, 도가니에 적합합니다.
강철 제조와 유리 제조에 사용됩니다.
C. 야금 응용 분야
강철 생산에서 탈산제 역할을 합니다.
철강 제련에 사용되어 품질을 향상시킵니다.
D. 내마모성 부품
사포 분사를 위한 노즐, 씰, 분사 매체에 사용됩니다.
침식에 노출된 펌프 부품에 적용됩니다.
E. 전자 및 반도체
고전력, 고온 전자소자(다이오드, LED)에 사용됩니다.
특정 반도체 응용분야에 사용되는 기판 소재.
F. 자동차 및 항공우주
브레이크 디스크와 세라믹 브레이크 패드(내열성 때문).
항공우주 분야의 경량 구조 부품.
G. 세라믹 및 복합재
세라믹 매트릭스 복합재(CMC)의 강화제.
방탄 장갑 소재에 사용됨.
H. 연마 및 래핑
미세한 SiC 분말은 유리, 돌, 광학 부품을 연마하는 데 사용됩니다.
4. Green Silicon Carbide와의 비교
검은색 SiC : 가격이 저렴하고 순도가 약간 낮음(약 97-98% SiC)으로 일반 연마재와 내화재로 사용됩니다.
녹색 SiC : 순도가 더 높아(>99%) 텅스텐 카바이드와 같은 단단한 재료의 정밀 연삭에 사용됩니다.
5. 장점 및 제한 사항
✔ 장점:
매우 높은 경도와 내마모성.
뛰어난 열적, 화학적 안정성.
다이아몬드나 탄화붕소에 비해 비용 효율적입니다.