1、宝石材料への応用
宝石業界では、炭化ケイ素は「モアッサナイト」とも呼ばれています。市場で一般的に見られるのは人工的に合成されたモアッサナイトですが、天然のモアッサナイトは非常に希少で、5万年前の隕石クレーターでしか発見されなかったほどです。
2、従来の産業用途
従来の産業分野では、炭化ケイ素は主に耐火材料、研磨工具、冶金材料として使用され、以下ではこれらを個別に分析します。
炭化ケイ素材料は、耐食性、耐高温性、高強度、良好な熱伝導性、耐衝撃性などの特性を活かし、各種製錬炉ライニング、高温炉部品、炭化ケイ素プレート、ライニングプレート、支持台、取鍋などに利用されています。一方、高温間接加熱材料は、非鉄金属製錬業界において、垂直蒸留炉、亜鉛粉末炉用アークプレート、熱電対保護管などに利用されています。耐摩耗性、耐腐食性、耐高温性に優れた先進的な炭化ケイ素セラミックス材料の製造に用いられています。また、ロケットノズル、ガスタービンブレードなどの材料にも利用されています。さらに、炭化ケイ素は、高速道路や航空機滑走路などの太陽熱温水器にも最適な材料の一つです。そのため、炭化ケイ素は「耐火砂」という通称で呼ばれています。これは非常に一般的な名称ですが、その耐火特性を十分に発揮しています。
炭化ケイ素は主に硬度が高く、モース硬度は9.2～9.8で、世界で最も硬いダイヤモンド（レベル10）に次ぐ硬さです。そのため、「金鋼砂」とも呼ばれています。また、優れた化学的安定性と一定の靭性も備えており、研削ホイール、サンドペーパー、サンドベルト、オイルストーン、研削ブロック、研削ヘッド、研削ペーストの製造に使用され、電子産業では光学製品における単結晶シリコン、多結晶シリコン、圧電結晶の研削・研磨にも使用されます。
（3）冶金原料：
炭化ケイ素は、製鋼用脱酸剤や鋳鉄組織改質剤として用いられるほか、四塩化ケイ素の製造原料としても利用され、シリコーン樹脂産業の主力原料となっています。炭化ケイ素脱酸剤は、従来の脱酸用シリコン粉末や炭素粉末に代わる、新型の強力な複合脱酸剤です。従来のプロセスと比較して、物理的・化学的性質がより安定し、脱酸効果が良好で、脱酸時間が短縮され、エネルギーが節約され、製鋼効率が向上し、鋼材品質が向上し、原料消費量が削減され、環境汚染が軽減され、作業環境が改善され、電気炉の総合的な経済効果が高まり、いずれも重要な価値を有しています。
3、炭化ケイ素光反射材
音、光、電気、磁気、熱といった物理的特性におけるセラミックスの特殊な機能を利用して製造されるセラミック材料を機能性セラミックスと呼びます。機能性セラミックスには用途に応じて様々な種類があり、その中でも炭化ケイ素は主に反射鏡材料として用いられています。炭化ケイ素セラミックスは比剛性が高く、熱的・化学的安定性に優れ、熱変形係数が低く、宇宙粒子照射に対する耐性も備えています。特殊な製造プロセスにより、軽量な鏡体を得ることができます。
4、半導体材料として
第三世代半導体は、国防兵器、5Gモバイル通信、エネルギーインターネット、新エネルギー自動車、鉄道輸送などの産業の革新、発展、変革、高度化を支える重要な中核材料および電子部品です。国防安全保障、インテリジェント製造、産業高度化、省エネ・排出削減などの主要な戦略的ニーズにおいて重要な役割を担い、世界の競争における技術的主導権を握りつつあります。
SiCは第三世代半導体材料の代表的な材料であり、現在、結晶製造技術とデバイス製造において最も成熟し、広く利用されているワイドバンドギャップ半導体材料の一つです。世界的な材料、デバイス、そして応用産業チェーンを形成しており、高温、高周波、耐放射線、高出力などの用途に最適な半導体材料です。電子機器のエネルギー消費を大幅に削減できるため、炭化ケイ素パワーデバイスは「新エネルギー革命」を牽引する「グリーンエネルギーデバイス」としても知られています。
5、強化剤および強靭化剤
上記の用途に加えて、炭化ケイ素ウィスカーまたは炭化ケイ素繊維は、機械、化学工学、国防、エネルギー、環境保護などの分野で、金属ベースまたはセラミックベースの材料との複合材料の優れた強化剤および強化剤として広く使用されています。
投稿日時: 2025年3月22日