炭化ケイ素一般にコランダムとして知られる無色の結晶です。工業的には珪砂と余剰コークスを2000～2500℃の高温で反応させて製造されます。ダイヤモンドに似た構造を持ち、ダイヤモンドに近い硬度を持っています。工業用研磨材として広く使用されています。特定の不純物元素を添加すると半導体にもなり、電熱素子などの高温半導体として利用できます。優れた熱的および化学的安定性、高い機械的強度、低い熱膨張係数を備えており、高温構造用セラミック材料にも広く使用されています。良好な機械的特性を備えた炭化ケイ素セラミックファイバーは、有機基を含むシランの高温熱分解によって得られます。
窒化ケイ素は新しいタイプのセラミック材料です。オフホワイトの固体です。炭化ケイ素と同様に、熱的および化学的安定性が高くなります。摩擦係数はわずか0.1～0.2で、油を塗布した金属表面と同等です。その硬度はダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素に次いで2番目です。その最大の応用分野は、高温構造用セラミック材料としても使用されます。少量の酸化アルミニウムを窒化ケイ素に添加して新しいタイプのセラミックを作り、その商品名はサイアロンです。セロンセラミックスは、ガスタービンブレード、機械ハウジング、エンジン部品、ロケットテールノズル、ベアリング、切削工具などに広く使用されています。
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一般にコランダムとして知られる炭化ケイ素は、一般にシリカとコークスを混合し、電気で反応させることによって作られます。炭化ケイ素はSiCで構成されており、不純物により緑色、黒色、黄色に見えます。業界では、色に応じて緑色の炭化ケイ素と黒色の炭化ケイ素の 2 つのカテゴリに分類され、SiC 含有量はそれぞれ 99% 以上と 98.5% です。炭化ケイ素は、強い原子間結合、高融点、高硬度、高強度、低膨張、高熱伝導率、高電気伝導率、強い化学的安定性を備えた共有結合化合物です。したがって、それは優れた耐火物原料です。しかし、炭化珪素は酸化性雰囲気下では酸化されやすいため、酸化を遅らせるにはSiO2保護膜を形成する必要があります。
窒化ケイ素の分子式はSi3N4であり、結晶形にはα型とβ型の2種類があり、いずれも六方晶系です。窒化ケイ素は灰色で、Si3N4 含有量が 98.5%、遊離ケイ素が 1.5% です。融点は1900℃（昇華分解）で、高強度、低熱膨張、靭性、耐食性に優れています。窒化ケイ素は、ケイ素粉末を窒素で窒化し、焼結して製造されます。主に先端耐火物に使用されます。
炭化ケイ素と窒化ケイ素はどちらも高硬度、高耐摩耗性、高熱伝導率、高弾性率を備えた第三世代化合物半導体ですが、それらの間にはいくつかの重要な違いがあります。
異なる化学的安定性と耐薬品性
炭化ケイ素は強力な耐化学腐食性があり、ほとんどの酸およびアルカリで使用できますが、高温耐性が劣ります。窒化ケイ素は強酸や強アルカリに対して非常に安定ですが、硬度が低く、耐摩耗性が劣ります。
さまざまなアプリケーションシナリオ
炭化ケイ素は通常、ドリルや金型などの工具、および高温炉用の耐火材料の製造に使用されます。窒化ケイ素は、航空機エンジンやガスタービンの部品の製造に使用されます。
異なる物理的特性
炭化ケイ素は密度が高く、硬度が高いため、特に高温環境での安定性が維持されます。窒化ケイ素は密度が低く、硬度も低いですが、優れた耐摩耗性と耐食性を備えています。
熱伝導率と電気伝導率が異なる
炭化ケイ素は熱伝導性と電気伝導性に優れており、半導体材料として使用できます。窒化ケイ素は熱伝導率が低いですが絶縁特性があり、主に絶縁や電子パッケージングに使用されます。
色違い
窒化ケイ素は通常オフホワイトの粉末ですが、炭化ケイ素は黒色または灰黒色です。
これらの違いにより、炭化ケイ素および窒化ケイ素にはそれぞれ独自の利点があり、産業用途における応用分野があります。
