黒色炭化ケイ素：特性と用途
1. 概要
黒色炭化ケイ素（SiC）は、珪砂と石油コークスの混合物を電気抵抗炉で高温（約2200℃）で加熱することで生成される合成セラミック材料です。酸化アルミニウムよりも硬いですが、ダイヤモンドや炭化ホウ素ほど強靭ではありません。
2. 黒色炭化ケイ素の主な特性
| 財産 | 説明 |
|---|---|
| 硬度 | モース硬度9.0～9.5（ダイヤモンドに近い） |
| 融点 | 約2700℃（分解するが、溶けない） |
| 熱伝導率 | 高（120～200 W/m·K） |
| 耐薬品性 | 酸、アルカリ、酸化に耐性があります |
| 電気伝導性 | 半導体 |
| 機械的強度 | 圧縮強度が高く、脆い |
| 密度 | 約3.1 g/cm³ |
| 耐熱衝撃性 | 素晴らしい |
| 色 | 不純物（鉄、炭素）による黒色/濃い灰色 |
3. 黒色炭化ケイ素の用途
A. 研磨剤と研削
研削砥石、サンドペーパー、切削工具などに使用されます。
非鉄金属（アルミニウム、真鍮）、セラミック、複合材料に効果的です。
B. 耐火物
高い熱安定性により、炉のライニング、窯の備品、るつぼなどに適しています。
製鉄やガラス製造に使用されます。
C. 冶金用途
鉄鋼生産において脱酸剤として作用します。
鉄鋼精錬の品質向上に使用されます。
D. 耐摩耗部品
サンドブラストのノズル、シール、ブラスト媒体に使用されます。
侵食を受けやすいポンプ部品に適用されます。
E. エレクトロニクスおよび半導体
高出力、高温の電子機器（ダイオード、LED）に使用されます。
特定の半導体用途向けの基板材料。
F. 自動車・航空宇宙
ブレーキディスクとセラミックブレーキパッド（耐熱性のため）。
航空宇宙分野の軽量構造部品。
G. セラミックスおよび複合材料
セラミックマトリックス複合材 (CMC) の強化剤。
防弾装甲の材料として使用されます。
H. 研磨とラッピング
微細 SiC 粉末は、ガラス、石材、光学部品の研磨に使用されます。
4. グリーンシリコンカーバイドとの比較
ブラック SiC : 安価で、純度がやや低く (SiC 含有量約 97 ～ 98%)、一般的な研磨材や耐火材として使用されます。
グリーン SiC : 純度が高く (>99%)、炭化タングステンなどの硬質材料の精密研削に使用されます。
5. 利点と限界
✔ 利点:
極めて高い硬度と耐摩耗性。
優れた熱安定性と化学安定性。
ダイヤモンドや炭化ホウ素に比べてコスト効率に優れています。