るつぼ用黒色炭化ケイ素

炭化ケイ素（SiC）は、その優れた熱的、機械的、化学的特性から、るつぼの製造に広く使用されています 。SiCるつぼは、金属溶解、結晶成長（シリコンインゴットなど）、化学処理といった 高温用途において特に高く評価されています 。以下では、SiCるつぼの利点、種類、製造方法、用途など、SiCるつぼの詳細な概要をご紹介します。

1. るつぼに炭化ケイ素を使用する理由

SiCるつぼの主な特性:

• 高い熱伝導率 (約 120 W/m·K) – 均一な加熱と効率的な熱伝達を保証します。

• 優れた耐熱衝撃性 – ひび割れることなく急激な温度変化に耐えることができます。

• 高融点 （約 2,700°C） – 極度の温度プロセスに適しています。

• 化学的不活性 – 溶融金属（アルミニウム、銅、亜鉛など）および酸性/アルカリ性環境による腐食に耐えます。

• 機械的強度 – 硬度 (約 9.5 モース) と剛性により、負荷がかかった状態でも変形を防ぎます。

• 長寿命 – 多くの用途においてグラファイトるつぼや粘土グラファイトるつぼよりも耐久性に優れています。

2. SiCるつぼの種類

(A) 焼結SiC（SSiC）るつぼ

•  高純度SiC粉末を常圧焼結 または ホットプレスして製造されます 。

• 利点: 高密度、優れた機械的強度、優れた熱伝導性。

• 用途：半導体結晶成長（シリコン単結晶など）、高純度金属の溶解。

(B) 反応結合SiC（RB-SiC）るつぼ

• 多孔質炭素プリフォームに溶融シリコンを浸透させ、反応により SiC を形成することによって製造されます。

• 利点: SSiC よりもコストが低く、耐熱衝撃性に優れています。

• デメリット: 遊離シリコン (約 8 ～ 15%) が含まれているため、環境によっては耐薬品性が低下します。

• 用途：非鉄金属の溶解（アルミニウム、真鍮など）。

(C) 粘土結合SiCるつぼ

• SiC粒子を粘土バインダーと混合し、焼成して作られます。

• 利点: 安価で、製造が簡単。

• デメリット: 純粋な SiC に比べて熱伝導率と強度が低い。

• 用途：非鉄金属を溶解する鋳造所。

3. SiCるつぼの製造工程

1. 粉末の準備：高純度の SiC 粉末を選択します（通常、焼結には α-SiC を使用します）。

2. 形にする：

   • 等方圧プレス （SSiC の場合）または スリップキャスト （RB-SiC の場合）。

   • 粘土結合るつぼの場合、従来のプレス法または押し出し法が使用されます。

3. 焼結/反応結合：

   • SSiC : 不活性雰囲気下で約 2,000°C で焼結。

   • RB-SiC : シリコンと接触した状態で約 1,600°C まで加熱します。

4. 機械加工と仕上げ：正確な寸法に研磨します。

5. 品質管理: 密度、多孔性、耐熱衝撃性のテスト。

4. SiCるつぼの用途

5. 他のるつぼ材料との比較

→ 高い耐熱衝撃性と耐久性が重要となる場合は、SiC が適しています。