炭化ケイ素の研摩剤: グリットのサイズ、等級及び産業切断の適用

炭化ケイ素の研摩剤はケイ素およびカーボンから成っている人工的な陶磁器の穀物です。 粉砕の適用のための極度の硬度のために切断、ラッピング、発破および磨くために好まれます; それはダイヤモンドおよび炭化ホウ素より1 つより少ないモースの硬度のスケールの約9.5 ランク(研修会で見つけられる材料のうち); この説明で私達は研摩剤材料が正確に何であるか、なぜ2 つの色の変形があるか(黒および緑)を、解読しますFEPA数の読み方を、適用使用法を論議し、炭化ケイ素対酸化アルミニウム、および壊れやすい工作物の材料を切るその関係を説明します。.

炭化ケイ素研磨剤とは何ですか?

炭化ケイ素研磨剤が粉砕され、選別された炭化ケイ素 (SiC) 、切断グリットとして使用されるケイ素と炭素の合成化合物 炭化ケイ素は研磨剤ですか? はい ――それは最初に製造された研磨剤の1 つであり、およびによると 研磨剤に関するインド鉱山局の速報, 、炭化ホウ素、炭化ケイ素および酸化アルミニウムは製造された(自然なではなく)穀物の中心家族を形成します。.

実際的なリスクは、ブラインドを選択することです。最も硬く見えるため、穀物を選ぶと、作業中に失敗してコストを無駄にする可能性があります。実際には、機械工は、グリットが約 1,320 μm の粗いものから 3 μm の研磨まで、数ミクロンの公差に保たれた硬くて脆い非鉄製の作業で炭化ケイ素に手を伸ばします。.

炭化ケイ素粒子は、電気抵抗炉を通して処理され、それにより、ケイ素、石英、および石油コークス混合物は、最終的にSiC結晶を生成するために2000-2400 °Cの間の温度にさらされ、これらの結晶は、その後、それらを粉砕し、規定の粒径にふるいにかけることによって処理される。 発明は、エドワード グッドリッチ アチソンによって始められ、方法自体および商品名「カーボランダム」で知られるその商品製品は、カーボランダム情報および歴史のためにペンシルバニア州ペンシルバニア州立大学で引用されているように、1891 年にさかのぼる。したがって、以前に「カーボランダム」と刻印された任意のグラインダーホイールは、実際には炭化ケイ素ベースの研磨剤である。.

この段階では、研磨剤と半導体セラミックとしての材料のアプリケーションの両方に対処することが不可欠です; しかし、このガイドは研磨剤アプリケーションで使用される炭化ケイ素粒子とその切断能力に焦点を当てており、半導体製造用の炭化ケイ素ではなく、その詳細な特性とウェーハ製造 - そのガイドを表示するには、リンクに従ってください [ 炭化ケイ素材料 情報。 ]

炭化ケイ素が切断する理由: 硬度、柔軟性、自己研磨

このグリットが機能する理由を説明する 2 つの特性。まず、純粋な硬度です。グリーン炭化ケイ素の ScienceDirect ガイドによると、ヌープ硬度は約 2,500 kg/mm² で、「非常に脆い」です。他の測定値は、溶融酸化アルミニウム (約 2,000) の上、炭化ホウ素とダイヤモンドの下、2,800 もの高さで表示されます 学術硬度測定 超硬セラミックスを 24 ～ 35 GPa に配置します。.

第二に、その形状; SiC は丸い粒子の代わりに割れた角度の付いたビットに砕けるため、グリットは積極的に切断されます。約 9.5 モースと 2500 ヌープ (そのビッカース読み取り値は同じバンドにあります) に収まる一般的なスケールで。.

柔軟性第一選択ルール

可燃性第一法則はこう言っています: カミソリが切断するときにそれ自体を鋭くするグリットが必要なときにSiCを選択してください 厳しい摩耗が続くグリットが必要なときに、より硬くて強いものを選びます SiCは脆い鉱物であるため、粒子が削り取られるにつれてSiC粒子の切断先端が壊れ、接触するたびに再形成されます ご存知のとおり、SiCは鮮明で角張った破壊で壊れますが、より硬いダイヤモンドのような材料は、石、ガラス、鋳鉄などのすべての脆い材料を冷たく速く切断するのではなく、研削するボール形状に変形します 高靭性鋼や耐摩耗性に使用するとあまり経済的ではないのはこのためです。 「使用中、粒子は丸く磨耗するのではなく、砕けて砕ける傾向があります...[製造] 粒子は「一般的に常に鋭く」を保ちます。.

黒色と緑色の炭化ケイ素: どのグレードですか?

等級は両方とも炭化ケイ素です、区別は硬度、friabilityおよび関連した費用を変える純度にあります。 sicの黒の炭化ケイ素は95-98.5%を持っています緑が99%またはより高く、それより少しより堅く、friableです従ってより要求の厳しい精密操作および良質の工具細工のために適しています。.

トレードオフはコストです: 余分な純度と脆さは、サブミクロン仕上げにラッピング精度でのみ彼らのキープを得るので、緑はより貴重であるのに対し、生産研削工場では黒はおよそ95%でよりタフで安価な穀物硬度を価格の一部に独立しています 粉末特性評価の研究 アルミナ、炭化ホウ素、炭化ケイ素の同じグレードとプロパティのリンクを追跡します。実際には、緑色は黒色の 97 ～ 98.5% に対して約 99.2 ～ 99.5% SiC を実行します。これは、F320 (30 μm 未満) よりも細かいグリットで最も重要な 1 ～ 2% の純度ギャップです。.

しかし、実際には、可能な限り最も硬いフィギュアを狙うことはあまりありません。 SiC、黒 - 鋳物のバリ取り、錆のブラスト、その安価で問題なく作業できます。 SiC、緑 - 超硬インサートの研磨、シーリングリングの面を鏡に叩きつける場合、コストに余分な純度、より脆さなどが必要です。.

炭化ケイ素のグリット サイズを説明しました (FEPA チャート)

グリット数は単なるふるいコードです: より高い数値は、より小さな粒子とより細かい仕上げを意味します キャッチは何つもの規格が存在することです。 炭化ケイ素グリットは、主にFEPA ⁄ 接着粒子 (研削砥石) の「F」番号とコーティングされた粒子 (サンドペーパー) の「P」番号で等級分けされています ⁄ ANSI B74.12 およびISO 8486 と並んで、JIS R6001 はアジアで一般的です。 粗い「マクログリット」サイズは重除去端をカバーし、細かい「マイクログリット」サイズは研磨端をカバーし、古いふるいグラフは依然として同じ粒子のメッシュ番号を引用しています UAMA「Abrasives 101」プライマー ANSI と FEPA のグレードが異なる理由、および FEPA P (コーティング済み) と FEPA F (ボンディング済み) が同じ番号で互換性がない理由を説明します。.

炭化ケイ素のどのグリットを使用する必要がありますか?

材料ではなく、グリットをステップに合わせます。ストックを除去するために粗く始めてから、表面を精製するために細かくステップします。表面の準備と錆の除去のために、F16～F36は速くカットします。;一般的な研削と最初のラッピングパスの場合、F46～F80;精密ラッピングと公差制御のため、F100～F220;ガラス、光学系、またはシール面を研磨するため、F320 およびより細かく、F800～F1200 で仕上げます。.

これは、F16 で約1,320 ミクロンからF1200 で3 ミクロンまでをカバーし、一般的なSiCブラストセットアップは、およそ40 ~ 90 psiで実行されます。 これを間違えて、時間を無駄にしたり、傷を残したりします。 、各ステップは最後の1 つのマークをクリアする必要があるため; ベンチでは、機械工は研磨前にF60 (260 µm) からF220 (58 µm) にF600 をステップする通常ウェットサンディングまたはラッピング時の実用的なルール: 1 つまたは2 つのグリットステップ以上をスキップしない、または以前の傷が完全にクリアされない、そしてサプライヤーがFEPA F (ボンディング) 、FEPA P (コーティング) 、ANSI / CAMIまたはJISを引用するかどうかを常にチェックします。 、同じ「400」は、それらのシステム全体で異なるミクロンを意味することができます。.

炭化ケイ素研磨剤の形態と各スーツのプロセス

これらすべての研磨グリットは、方法を決定する形状であり、必ずしもグレードではありませんが、さまざまな仕事をします 同じ緩い研磨剤は、ホイールにロックされた接着研磨剤として、または紙に接着されたコーティングされた砥粒自体でさえ、これらの形状のために設計されています 炭化ケイ素砥粒に関する特許文献 を示す。 以下のマップで研磨剤の形態の中で最もよく一致するものを見つけます。.

5 形式 SiC 研磨プロセス マップ

作業例: 鉄製のラッピングプレートを平らにするには、F120 ～ F220 のフリールースグリーン SiC と、ボンドホイールではなくキャリアを使用して、工具のフラットにワークピースインターフェイスに当たるフリーグリットを使用してフラットな切断を容易にします。鋳物の端をバリ取りするために、同一のグリーン SiC がボンドホイールで最も効果的であり、エッジでの完全性をより適切に維持できます。.

炭化ケイ素研磨剤の使用目的

炭化ケイ素の研摩剤は5 つの主要な産業仕事のために使用されます: 非鉄金属および鋳鉄を、つるすことおよび磨くこと、サンドブラストおよび表面の準備、陶磁器および石を切る、および研ぐことを切削ホイールで炭化ケイ素は真鍮、アルミニウムおよび銅、ねずみ鉄の鋳造物、および超硬合金の切断および鋭い用具のような非鉄合金で動作します。.

炭化ケイ素はまた、硬質セラミック材料を切断して粉砕します。 ラッピングと研磨 ラップと研磨作業では、ミクロングレードのSiCスラリーが光学素子、セラミック、シール面、および非鉄部品の平坦性と表面仕上げをアルミニウム、亜鉛、真鍮、チタンで制御します。 サンドブラストと表面の準備 SiCグリットは、溶接または塗装の前にスケールと腐食を剥離するために、鋼または鉄の表面を洗浄または準備するために必要な鋭いエッジを持っています シリカフリーであるため、SiCはサンドブラストに関連する結晶性シリカ粉塵の危険性を排除します 研磨剤に関する全国報 これらのアプリケーション全体で製造された研磨剤のコアの中に炭化ケイ素をリストします 鋸引きとドレッシング 石とタイル業界では炭化ケイ素は花崗岩、大理石、多くの硬質タイルを切断します 炭化ケイ素を含む鋸刃は、ロールや切断および研削装置などの機械要素をドレスアップすることもできます 歴史 炭化ケイ素研磨剤、砥石 (または砥石やカーボランダムベンチストーンと呼ばれる石) の元の用途は決して時代遅れになったことはなく、炭化ケイ素は、19 世紀末に発見された非常に最初に大量生産された製造研磨剤であるため、金属労働者や機械工の間でお気に入りの石であり続けています

炭化ケイ素対酸化アルミニウム対炭化ホウ素対ダイヤモンド

穀物ファミリーを選択します (多くの場合、最大の本当の質問): 硬度だけでは間違った答えを提供します; それは穀物とワークピースの相対的な硬度についてのすべてです、そして 測定された硬度の範囲 これらのセラミックスは、ファミリーがどれだけ離れているか (研磨材の強度とワークピースの強度の互換性) を示します。.

硬度ギャップ決定テスト

購入する前に硬度ギャップ決定テストを実行します。ワークピースがどれだけ硬く、どれだけ脆いか尋ねてから、必要以上に粒子を 1 ステップ厳しく選んでください。SiC が崩れるため、酸化アルミニウムには柔らかいが丈夫な作業 (軟質または硬化鋼) が最適です。硬くて脆い作業 (ガラス、石、セラミック、鋳鉄、炭化物) には炭化ケイ素を選択します。SiC でも苦戦する非常に硬いセラミックには、炭化ホウ素までステップアップします。仕上げと縁石が最も重要なウェーハグレードまたは超硬質の材料の場合は、ダイヤモンドを使用してください。.

炭化ケイ素は酸化アルミニウムよりも硬いですか?

はい、炭化ケイ素は酸化アルミニウムよりも意味のあるほど硬く、約 2,500 ～ 2,800 ヌープ対約 2,000 です。しかし、ここに罠があります。グラインド ラップのラッピング専門家と実用機械工の機械工も同じことを主張します。耐久性のある延性のある鋼では、より硬い粒子は勝ちません。これは、SiC の脆い粒子がより速く破壊され、シリコンとカーボンが粉砕界面で鉄と化学的親和性を持っているためです。.

だから、ハード、脆い作業で高い除去率のために、炭化ケイ素が好ましい; より滑らかな仕上げと鋼の低コストのために、酸化アルミニウムは、より硬い、常に優れているわけではありません。.

炭化ケイ素を使用すべきではないもの (+ 安全性)

炭化ケイ素は、硬化鋼や高張力鋼には使用しないでください。最も一般的な間違いは、それを普遍的な「最も硬い研磨剤」として扱うことですが、硬い鋼では不十分です。脆い粒子は、多くの作業を行う前に分解し、SiC、鉄の化学的親和性が摩耗を促進するため、ホイールの負荷が軽減されます。.

延性の場合、鉄金属、酸化アルミニウム、または CBN (立方晶窒化ホウ素) は、これと一致してはるかに長く持続します 公表された行動 これらの研磨セラミックスのうち。 「硬いグリットは常に良く切れる」という経験則は、鋼鉄では単純に間違っています。.

炭化ケイ素サンドペーパーは安全ですか?賢明に使用、はい.sic自体はシリカを含まないので、それは真のサンドブラストの吸入可能な結晶シリカのリスクを作成しません。しかし、任意の乾燥研磨プロセスは、細かい粉塵を投げ、あなたが除去しているものからのほこり、古い塗料、コーティング、ワークピースは、実際の危険であることができますので、目の保護、呼吸保護および良好な抽出は、まだ適用されます。.

緩い SiC スラリー対硬い脆い材料切断の固定ダイヤモンド

炭化ケイ素の研摩剤は堅く、脆い材料のための切断の研摩剤として長い歴史を粉砕し、磨くより多くを、SiCのスラリーまだ使用されてシリコンの切断、サファイアおよび陶磁器を一度より少なく、なぜ知っていることをプロセスを指定するとき有用です。.

硬くて脆い材料を切断するためのワイヤーソーのメーカーとして、私たちは何千もの切断作業にわたってこの変化を観察してきました。何年もの間、ブロックとウェーハは緩い炭化ケイ素スラリーでスライスされていました: 遊離の SiC グリットが動くワイヤーに供給され、材料をロールカットするためにグリットを運びました。それは機能し、今でも低コストのラッピングとスライスに使用されています。生産ウェーハ上の緩いスラリーの問題は、カーフと一貫性です。カーフと遊離グリットの徘徊は、各粒子を所定の位置に保持するものがないため、ミクロン単位で測定されたウェーハ ラインでは収量が低下します。しかし、シリコンとサファイアのウェーハ、そして最も硬くて脆いセラミックでは、固定ダイヤモンド ワイヤがその緩い SiC スラリー切断の多くを置き換えました。なぜなら、結合された粒子はより狭いカーフ、より緊密な厚さの均一性 (TTV)、より高いスループット、はるかに少ない消耗品であるからです。.

“「ルーズ炭化ケイ素スラリーは、ラッピングやコストに敏感なスライシングにまだ場所がありますが、生産用シリコンとサファイアウェハリングの場合、カーフロス、表面品質、および速度では固定ダイヤモンドワイヤーが勝ちます。トレードオフは、ダイヤモンドワイヤーは資本と消耗品の決定であるのに対し、SiCスラリーは低エントリーコストの決定であるということです。」”

実用的なポイント: 研磨グレードと研磨剤の両方を含む、硬くて脆いワークピースの切断方法を選択するとき 配達 問題。その決定の機器側については、の概要を参照してください 硬くて脆い素材の切断ワイヤーソー, 、 献身的 SiC ウエハ 切断 のこ, 、 ザ サファイア 切断 ワイヤーソー, 、 と の セラミックス ダイヤモンド ワイヤーソー.

業界の見通し: 炭化ケイ素研磨材の需要はどこに向かっているのか

購入者にとって最大の影響は、新しい SiC グリットのコストではなく、供給です。SiC パワーエレクトロニクスと EV インバーターの生産量が大幅に増加するにつれて、より多くの SiC ウェーハ スライスが大量の SiC ウェーハ切断カーフを作成しています。そのカーフは、より体系的に収集され、再利用され、研磨グリットとして再構成されています。 = かつて廃棄物だったものから作られた供給。.

これは単なる希望的観測ではなく、本物の、生きた産業です。 (特許取得済みのプロセス)EP3043972B1使用済みウェーハソースラリーからシリコンと炭化ケイ素を抽出するための が設置されており、カーフロススラリーからのソーラーグレードのシリコンのリサイクルを要約した査読済みの論文が存在し、ヨーロッパではRECOSiCプロジェクトなどを介して独自の現場SiCリサイクル作業を行うバイヤーにとってリスクは再生されたように機能するグリットにバージン価格を支払うことです、なぜならグレード文書は供給に遅れることが多いからです; 実際には、数百kgを超える任意の注文で最小SiC %と脆性目標を指定する広範な市場レポート (方向性のみ) 炭化ケイ素研磨剤の世界的な需要は、その成長を続けるエレクトロニクス市場によって再び支えられているため、2030 年代半ばまで2 桁の割合の成長に追随するだろうというプロジェクト。.

これが2026 年のバイヤーにとって何を意味するか: より多くの再生され、もろさを設計したSiCグレードがあなたの玄関に現れることに注目してください ~ いくつかのサプライヤーからの「処女」SiCでさえ、あなたを驚かせるかもしれません ここで注意すべきキーは行動を起こします、注文書を発行するときは、非常に具体的であることを確認してください: 純度ともろさを指定してください注文に、単に「グリット#」ではなく、注文に。 リサイクルグリットは、IFが適切に等級付けされた生涯の取引になる可能性があります今後2-3 年間の高い脆性、硬質、精密な切断およびラッピング能力を予測する場合は、あなたの「決定」分析が等級付けされたリサイクルSiC材料に注目することを確認してくださいあなたの会社にとって、本物の「より安価な」道になる可能性があります。.

よくある質問frequently Asked Questions