RB-SiC
特性と応用分野
炭化ケイ素は高性能材料の傑出した選択肢である
炭化ケイ素は驚くべき性能特性を持っています。硬度が非常に高く、耐摩耗性が強い。熱伝導率が高く、放熱性に優れています。また、化学的安定性が高く、耐食性にも優れています。
RB-SiC
反応結合炭化ケイ素
プロパティ
物理的性質
高温耐性：酸化環境下での長期使用温度は≤1400℃であり、短期的には1600℃に達することがある（遊離シリコンの酸化後にSiO₂保護膜が形成される）。
耐熱衝撃性：熱膨張係数が低く（3.5-4.5×10-⁶/K）、1000℃の急冷・急熱サイクルにも耐えることができます。
ニアネットシェーピング：SiCは、ケイ素と炭素の反応によって直接生成される。複雑な機械加工工程なしに、精密な形状（多孔質構造や不規則な部品など）を形成することができます。
機械的強度：曲げ強度は250～300MPa、圧縮強度は1800～2000MPa、硬度はHV18～22GPa（モース硬度9）。
経済
低コスト：製造温度（1400～1600℃）はSiSiC（1600～1800℃）より低く、原料の要求も低い。価格はSiSiCの1/3～1/5である。
プロセスの特徴
ニアネットシェーピング：SiCは、ケイ素と炭素の反応によって直接生成される。複雑な機械加工工程なしに、精密な形状（多孔質構造や不規則な部品など）を形成することができます。
高い気孔率：内部に10-15%の細孔があり、遊離シリコンで満たされている（遊離シリコンの含有量は10-15%）。密度はわずか2.5-2.7g/cm³（SiSiCの3.0-3.15g/cm³より低い）。
化学的安定性
耐食性：酸（硫酸、硝酸など）やアルカリ水溶液には中程度の耐性を持つが、遊離シリコンはフッ化水素酸で容易に腐食される。
耐酸化性：温度が1400℃以上になると、遊離シリコンは酸化されてSiO₂ガラス層を形成し、それ以上の酸化を抑制する。
代表的な応用分野
工業炉および熱処理
窯道具：セラミック焼結用のプッシュプレートとサガー（1300℃の高温に耐えられ、耐用年数は8～12ヶ月）。
熱交換器：高温の排ガス回収装置（粒子の浸食や腐食に強い）。
耐摩耗性と機械部品
サンドブラスト装置：炭化ケイ素製サンドブラストノズル（耐用年数は鉄鋼製品の10倍以上）。
ポンプとバルブ部品：スラリーポンプのインペラとシーリングリング（固体粒子の摩耗に耐える）。
環境保護とエネルギー
排煙脱硫（FGD）：吸収塔およびスプレーパイプのライニング（pH値2～12の腐食性媒体に対する耐性）。
石炭火力発電所石炭粉輸送パイプラインのエルボ（耐摩耗性、耐高温酸化性）。
化学工業と冶金
リアクターライニング耐酸性反応器（塩酸合成炉など）のライニング材。
亜鉛製錬：蒸留釜（金属蒸気の腐食や高温に強い）。
その他の分野
半導体補助装置石英ルツボサポート（高温でのウェハーの成長をサポート）。
軍事産業と航空宇宙ミサイルシーカーヘッドの熱保護カバー（短期的には1600℃の空気力学的加熱に対する耐性）。
利点と限界
| メリット | 複雑な形状を低コストで大量生産 |
| 耐熱衝撃性に優れ、温度変化の激しい環境に適しています。 | |
| 中程度の耐腐食性で、ほとんどの産業要件を満たす | |
| 制限事項 | 遊離シリコンは高温（1400℃以上、酸化が加速）での強度低下をもたらす。 |
| 密度が低いため、高圧や高純度での使用には限界がある。 | |
| フッ化水素酸のような腐食性の強い媒体に侵食されやすい。 |
応募事例
セラミック産業
中国のあるタイル企業は、従来のコランダム製キルンファーニチャーの代わりにRBSiCプッシュプレートを採用しました。炉当たりの生産量は20%増加し、メンテナンスコストは60%削減されました。
環境保護
米国の石炭火力発電所の脱硫装置では、RBSiC製スプレーパイプが使用されており、その耐用年数は5年で、ステンレス製パイプの1～2年よりもはるかに長い。
半導体製造
日本のあるウェハー工場では、RBSiC石英ルツボサポートを使用し、1500℃で1000時間変形することなく連続運転し、コストはSiSiCサポートのわずか40%であった。
セレクションの提案
| 適用シナリオ | 予算に敏感で、高温耐酸化性が必要（≤1400℃）。 |
| 複雑な形状や多孔質構造が必要（ガス分配器など） | |
| 耐摩耗性と耐食性に中程度の要求がある。 | |
| 代替ソリューション | 高温（1600℃以上）または超高純度が必要な場合は、シリコン化炭化ケイ素（SiSiC）または焼結炭化ケイ素（S-SiC）へのアップグレードをお勧めします。 |
製品例
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