SiCかSi3N4か：剛性と耐摩耗性か、靱性と耐熱衝撃性か

2026年4月27日

この2つが比較されるのは、どちらも性能と価格の両面でアルミナより上に位置するからです。しかし互換性はありません。一方は硬度、剛性、熱伝達で選ばれ、もう一方は割れないことで選ばれます。

並べて比較

どちらの数値範囲も、一般的な市販材種について公表されている代表値です。実際の数値を決めるのは個々のブランクです。

SiC は、日常的に使われる技術セラミックスの中で、炭化ホウ素とダイヤモンドに次いで硬い材料です。熱伝導もアルミナの数倍あり、荷重を受けてもほとんど変形しません。

次の用途に適しています。

焼結 SiC は強酸や強アルカリにも耐えるほど化学的に安定しています。反応焼結の材種では遊離シリコンが侵されるため、これには及びません。

Si3N4 は針状の結晶が絡み合った微細構造を持ち、き裂の進行をそらします。熱膨張も非常に小さいため、アルミナや SiC では耐えられない加熱と急冷にも耐えます。

次の用途に適しています。

最後の用途が、かつてアルミナや SiC を使っていた装置に窒化ケイ素が増えている理由です。パーティクルの発生が少なく、取り扱いに耐えるだけの靱性も兼ね備えています。

研削時間は硬度に比例します。SiC は一般的な材種の中で研削費用が最も高く、砥石の摩耗も無視できない金額になります。窒化ケイ素は SiC より研削が速いもののアルミナよりは遅く、靱性のおかげでエッジの欠けも少なくなります。

実務上の結果は2つです。

細かい形状を持つ小さな部品では、SiC と Si3N4 の価格差はデータシートから想像されるより小さいことがよくあります。SiC ではエッジの欠けによる不良率が実際のコストを押し上げるからです。
大きく単純な部品では差が大きく、材料除去が大半を占めます。ニアネットのブランクがあるかを尋ねてください。

価格の全体像はセラミック加工のコストを決める要素を、硬度がなぜそのまま時間に直結するのかはダイヤモンド研削の仕組みをご覧ください。

使用環境を書き添えて図面を送ると、これらの材種を研削している最大3社の加工会社とマッチングします。24営業時間以内にご返信します。

炭化ケイ素と窒化ケイ素はどちらが硬いですか？

炭化ケイ素です。約 2500 HV で、窒化ケイ素は 1400 から 1600 HV です。この硬さが、SiC が研削摩耗に強い理由であり、研削に時間がかかる理由でもあります。

軸受のボールが炭化ケイ素ではなく窒化ケイ素で作られるのはなぜですか？

靱性です。窒化ケイ素は接触応力と熱衝撃に割れずに耐え、粉々に砕けるのではなく徐々に壊れていきます。これは転動体では重要な性質です。

焼結炭化ケイ素と反応焼結炭化ケイ素の違いは何ですか？

反応焼結 SiC には遊離シリコンが通常8から15%含まれており、使用温度が約 1350 °C までに制限され、耐薬品性も下がります。焼結 SiC には遊離シリコンがなく、より高い温度と厳しい化学環境に耐えますが、価格は高くなります。

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