窒化ケイ素の加工事例を紹介します。
窒化ケイ素は、曲げ強度などの機械的な特性が良好で、熱的にも急熱・急冷に強く、これらの特性が必要な用途に用いられています。
窒化ケイ素（Si₃N₄）
高靭性・耐摩耗性・耐熱衝撃性・低熱膨張
熱拡散接合対応
窒化ケイ素の代表的な特性
| 項目 | ビッカース硬度 HV(GPa) |
曲げ強度 (MPa) |
破壊靭性 (MPam¹/²) |
線膨張係数 (×10-⁶/℃) |
熱伝導率 (W/(m・K)) |
耐熱衝撃温度(℃) | 絶縁耐力(kv/mm) | 耐摩耗性 (ブラスト摩耗量) (μm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 化学式・純度 | ||||||||
| 窒化ケイ素 (SiC) |
24 | 500 | 3 | 2.9 | 150 | 450 | 25 | 1.6 |
単結晶SiCの代表的な特性
物性データ
| 項目 | 色 | モース硬度 | 嵩密度 (g/㎠) |
熱膨張係数 (×10-⁶/℃) |
電気抵抗値 Ω・cm |
熱伝導率 | バンドギャップ | 破壊電界 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 化学式 | ||||||||
| 4H-SiC N型 |
深緑(透明) | 9.2 | 3.21 | (4-5)x10-⁶/K | 0.015~0.028 | 420 W/m・K | 3.23eV | (3-5)x10⁶V/cm |
| 4H-SiC V型 |
肌色(透明) | 9.2 | 3.21 | (4-5)x10-⁶/K | >1x10⁵Ω | 490 W/m・K | 3.23eV | (3-5)x10⁶V/cm |
素材特性を利用した用途
| 項目 | 特徴 | 用途 |
|---|---|---|
| 高強度 | ・非常に硬く、キズが入りにくい。 |
・キズを嫌う部品 トレイ、ベース |
|
最高使用温度 低熱膨張 高熱伝導 高耐熱衝撃性 |
・高温で使用できる。 ・線膨張係数値が小さく、昇温してもソリ、歪みが小さい。 ・熱伝導率が高く、熱を伝えやすい。 ・急加熱、急冷に強い。 |
・温度の影響を小さくしたい部品 ・熱伝導が必要な部品 ヒーター周辺部材、放射板 |
| 良好な耐薬品性 | ・酸、アルカリ、反応性ガスに強い。 |
・薬品に曝される部品 ・酸、アルカリで付着物を除去したい部品 |
加工可能なサイズ
| 項目 | サイズ（mm） | 項目 | サイズ（mm） |
|---|---|---|---|
| 板 寸法 | Φ400×t20 | 穴径 | Φ0.1～ |
| 丸棒寸法 | Φ50×300 | 穴深さ | 20D（～Φ1.5）、200（Φ1.5～） |
| 溝 | 幅0.1～ | 穴数 | 1～100 |
| 段差（凹凸） | ～30 | ネジ | M2～ |