炭化ケイ素（SiC, Carborundum）とは： ケイ素（Si）と炭素（C）が高温下で結合して生成される化合物で、極めて高い硬度（モース硬度9.0～9.5）、耐熱性、耐摩耗性を有する工業材料です。研削材、サンドブラスト、耐火材、半導体分野まで幅広く利用されています。
炭化ケイ素の基本情報
炭化ケイ素は1890年代に工業的製造が始まり、今日ではISO、JIS、FEPA等の規格に基づき、粒度・純度・形態が細かく規定されています。別名「カーボランダム」とも呼ばれ、世界中で研磨材・耐火材として利用されています。
炭化ケイ素の種類（黒色・緑色）
主に黒色と緑色の2種類があり、それぞれ原料純度と結晶性の違いから用途が分かれます。
| 種類 | 特徴 | 硬度 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 黒色SiC | 不純物多め、結晶不規則 | モース硬度9.0 | 鋼材研削、鋳造仕上げ |
| 緑色SiC | 高純度、鋭角結晶 | モース硬度9.5 | 精密研磨、光学ガラス加工 |
物性・結晶構造（3C/4H/6H）
SiCには多形（ポリタイプ）が存在し、結晶構造の違いにより特性が変化します。
| ポリタイプ | 結晶系 | 特性 | 用途例 |
|---|---|---|---|
| 3C-SiC | 立方晶 | 比較的安定、低温で生成 | 電子素子、研磨粉 |
| 4H-SiC | 六方晶 | 高耐圧・高移動度 | パワー半導体 |
| 6H-SiC | 六方晶 | 高耐熱・安定性 | 高温部材、半導体 |
製造方法と形態
炭化ケイ素は以下の製造ルートで得られます：
- 電気抵抗炉法（Acheson法）: 石英砂＋石油コークスを高温焼成
- CVD法: 高純度SiC粉末、半導体用原料
- 焼結法: 粉末を成形し、耐火部材やセラミック部品に加工
形態は粉末（マイクロパウダー）、グリット、ブロックなどがあり、用途に応じて粒度を選択します。
用途と応用分野
- 研削・研磨材: 研削砥石、研磨布紙、ラッピング材
- サンドブラスト: 鋳物表面処理、塗装前処理
- 耐火材: 炉材、窯具、鋳型用材
- 半導体: パワーデバイス（4H-SiC MOSFET, SBD）
選定のポイントと比較表
調達時の検討要素：
- 純度（85%～99.9%）
- 粒度（FEPA, JIS, GB規格対応）
- 形態（粉末, グリット, ブロック）
- 用途（研削、耐火、半導体）
| 選定要素 | 黒色SiC | 緑色SiC |
|---|---|---|
| コスト | 比較的安価 | 高価 |
| 純度 | 95–97% | 98–99.5% |
| 用途 | 鋼材研削・耐火材 | 精密研磨・光学加工 |
よくある質問（FAQ）
炭化ケイ素とカーボランダムは同じですか？
はい、同じ物質です。Carborundumは商品名として知られ、現在も同義語として使われています。
SiCのモース硬度は？
約9.0–9.5で、ダイヤモンド（10）に次ぐ硬度を持ちます。
黒色と緑色の違いは？
黒色は不純物が多く安価で鋼材加工向け、緑色は高純度で精密研磨に使われます。
参考文献・規格
- JIS R 6111: 炭化ケイ素研削材規格
- FEPA Standard: F4–F1200 グリットサイズ
- ISO 9286: Abrasives — Specification for SiC
- 技術書: "Silicon Carbide: Structure, Properties and Applications" (Springer)
