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陶瓷材質

碳化矽陶瓷加工 (SiC)

高硬度、耐高溫與耐化學腐蝕零件製造

碳化矽陶瓷SiC

碳化矽 (Silicon Carbide) 是一種高性能陶瓷,結合了極高的硬度 (莫氏 9.5)、優異的導熱性以及耐高溫特性。它在強酸、強鹼及高溫氧化環境中表現極其穩定,廣泛應用於半導體製程、化工機械及嚴苛的磨耗環境。

材質選用:SSiC vs. CVD SiC

晟鼎提供兩種不同製程的碳化矽,以對應不同的應用需求:

  • 常壓燒結碳化矽 (SSiC):結構緻密、硬度高,適合一般機械軸封、耐磨噴嘴。
  • 化學氣相沉積碳化矽 (CVD SiC):純度極高 (99.999% 以上),表面極緻密無氣孔,專用於半導體蝕刻製程零件,無微粒汙染風險。

晟鼎如何加工「最硬」的陶瓷?

許多工廠只能做簡單的碳化矽圓環,我們能做更多:

  1. 非接觸式加工:引進放電加工 (EDM) 與雷射技術,製作微細孔 (Micro-hole) 與 複雜內流道。
  2. 螺紋攻牙:我們能磨出標準螺牙,讓碳化矽零件也能進行鎖固。
  3. 輕量化結構:透過 CNC 挖空設計,製作出高剛性的晶圓載具 (Boat) 或手臂。

碳化矽的推薦應用領域

當工況涉及強酸、電漿、極高溫或超高磨耗時,碳化矽是唯一的選擇:

  • 半導體蝕刻製程 (Etching):
    • Focus Ring (聚焦環):CVD SiC 是目前高階製程的標配,耐電漿轟擊,壽命遠勝石英與矽。
    • 晶圓載具 (Wafer Boat):在擴散爐中承受 1000°C 以上高溫,不易彎曲變形。
  • 流體機械與密封:
    • 機械軸封 (Mechanical Seal):用於化工泵浦,能抵抗強酸強鹼腐蝕,且硬度高,長期運轉不洩漏。
  • 光學與雷射設備:
    • 雷射反射鏡:利用其高剛性與熱穩定性,確保雷射光路精準,不受溫度影響。
  • 高溫熱處理:
    • 燃燒噴嘴與爐管:長期在火燄中也不會氧化剝落。

陶瓷材質特性表

性質/材質 氧化鋁 氧化鋯 碳化矽 氮化矽 氮化鋁
密度 g/cm³ 3.9 6 3.2 3.3 3.2
熱傳導率 W/m.K 28 1.8 126 27 160
熱膨脹係數10-6/°C 8 10.1 4 2.3 4.4
微硬度 kgf/mm² 1600 1400 2300 1500 1200
比熱J/(kg.K) 800 400 700 700 730
彈性係數 Gpa 370 200 410 310 340
抗拉強度 Mpa 262 700 400 524 400
抗壓強度 Mpa 2600 1850 3900 2500 2070
抗折強度 Mpa 380 690 550 780 360
破裂韌性 Mpa.m1/2 3.6 9.5 4.6 7.7 2.6
波爾松比 Poisson's ratio 0.23 0.26 0.19 0.24 0.25
熔點 °C 2053 2700 2700 1900 2400

(註: 陶瓷材料之理論特性僅供參考,實際數值可能因製程、批次或使用環境而有所差異。)

「看數據還是拿捏不準?讓樣品說話。」

材料特性表只是參考,實際工況往往更複雜。晟鼎工業提供材料諮詢與打樣服務。 請告訴我們您的「工作溫度」、「接觸化學物質」與「受力情形」,我們的工程師幫您挑選最適合的材質。