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SiC냐 Si3N4냐, 강성과 내마모성 대 인성과 내열충격성

2026년 4월 27일

이 두 소재는 성능과 가격 모두 알루미나보다 위에 있어서 자주 비교됩니다. 하지만 서로 대체할 수 있는 소재는 아닙니다. 하나는 경도, 강성, 열전달 때문에 선택하고, 다른 하나는 깨지지 않기 때문에 선택합니다.

나란히 비교

	탄화규소 (SSiC)	질화규소 (Si3N4)
경도	약 2500 HV	1400~1600 HV
굽힘 강도	400~550 MPa	700~1000 MPa
파괴 인성	약 3~4 MPa m^0.5	6~7 MPa m^0.5
강성	약 410 GPa	약 310 GPa
열전도율	120~200 W/mK	25~30 W/mK
열팽창	약 4 ppm/K	약 3 ppm/K
내열충격성	양호	매우 우수
연삭 비용	일반 등급 중 최고	높음

두 소재의 수치 범위는 일반 상용 등급에 대해 공개된 대표값입니다. 실제 수치는 해당 블랭크가 결정합니다.

마모, 열 흐름, 처짐이 문제라면 탄화규소

SiC는 탄화붕소와 다이아몬드를 제외하면 일반적으로 쓰이는 기술 세라믹 중 가장 단단한 소재입니다. 열전도도 알루미나보다 몇 배 높고, 하중을 받아도 거의 변형되지 않습니다.

다음 용도에 적합합니다.

• 기계식 실링면, 특히 슬러리 환경이나 건식 운전
• 연마성 또는 부식성 환경의 펌프 및 밸브 부품
• 계측용 지그나 미러 기판처럼 처짐이 없어야 하는 부품
• 절연이 필요 없는 열 확산 구조물
• 소결 등급이 가격값을 하는 소성로 내화물과 버너 부품

소결 SiC는 강산과 강알칼리를 견딜 만큼 화학적으로 안정합니다. 반응소결 등급은 유리 규소가 침식되기 때문에 여기에 미치지 못합니다.

균열이나 열충격이 문제라면 질화규소

Si3N4는 바늘 모양 결정이 서로 맞물린 미세 조직을 가져 균열의 진행 방향을 틀어놓습니다. 열팽창도 매우 낮아서, 알루미나나 SiC가 견디지 못하는 가열과 급랭을 견딥니다.

다음 용도에 적합합니다.

• 하이브리드 베어링을 포함한 베어링 볼과 롤러
• 고온의 금속이 닿는 용접 및 금속 성형 공구
• 용융 금속에 담기거나 튀는 부품
• 열 사이클을 받는 고온부 부품
• 주철과 초내열합금용 절삭 공구 인서트
• 파티클 발생과 파손이 모두 중요한 반도체 핸들링 부품

마지막 항목이 예전에 알루미나나 SiC를 쓰던 장비에 질화규소가 계속 등장하는 이유입니다. 파티클 발생이 적으면서도 취급을 견딜 만한 인성을 갖추고 있기 때문입니다.

견적에 주는 의미

연삭 시간은 경도를 따라갑니다. SiC는 일반 등급 중 연삭 비용이 가장 높고, 휠 마모도 무시할 수 없는 비용입니다. 질화규소는 SiC보다 빠르고 알루미나보다 느리게 연삭되며, 인성 덕분에 에지 치핑이 적습니다.

실무적으로 두 가지 결과가 있습니다.

• 미세 형상이 있는 작은 부품에서는 SiC와 Si3N4의 가격 차이가 데이터시트에서 예상하는 것보다 작은 경우가 많습니다. SiC는 에지 치핑으로 인한 불량률이 실제 비용을 끌어올리기 때문입니다.
• 크고 단순한 부품에서는 차이가 크고, 재료 제거가 비용을 좌우합니다. 니어넷 블랭크가 있는지 물어보십시오.

가격 구조의 나머지는 세라믹 가공 비용을 좌우하는 요인을, 경도가 왜 그렇게 직접적으로 시간으로 이어지는지는 다이아몬드 연삭의 원리를 참고하십시오.

빠른 판단 순서

1. 파손 원인이 연마 마모나 화학적 침식입니까? 소결 SiC.
2. 파손 원인이 균열, 충격, 열충격입니까? 질화규소.
3. 강성을 유지하면서 열을 전달해야 합니까? SiC.
4. 전기 절연체이기도 해야 합니까? 둘 다 이상적이지 않습니다. 질화알루미늄과 알루미나 비교를 보십시오.
5. 비용이 결정적인 제약이고 사용 조건이 가볍습니까? 알루미나 또는 ZTA이며, 알루미나냐 지르코니아냐에서 다룹니다.

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자주 묻는 질문

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