黒色炭化ケイ素は、導電性接着剤や電磁シールドコーティングに用いられる。
黒色炭化ケイ素は、半導体特性(抵抗率の制御が可能)、優れた熱伝導性、耐高温性、耐摩耗性、耐酸性・耐アルカリ性、そして銀粉、ニッケル粉、カーボンナノチューブよりもはるかに低コストであることから、低~中域導電性接着剤、熱伝導性・電気伝導性接着剤、工業用EMI電磁シールドコーティングの複合機能性充填材として広く使用されています。高導電性シールドには単独では使用できず、主にカーボンブラック、グラファイト、金属粉と複合化され、「導電性+熱伝導性+耐摩耗性+耐腐食性+耐高温性」という4つの利点を兼ね備えています。自動車、産業制御機器、高温電子機器、エネルギー貯蔵機器などに適しています。緑色炭化ケイ素は絶縁性が高いため、この用途には全く適していません。

I. 黒色炭化ケイ素微粉末の導電性接着剤への応用

導電性接着剤のマトリックスは、主にエポキシ、シリコーン、ポリウレタンで構成されています。黒色炭化ケイ素は、単一充填剤(帯電防止)と複合充填剤(導電性/遮蔽性)の2つの主要な経路に分けられます。これらは、用途に応じてさらに分類されます。
(I)帯電防止導電性接着剤
用途:静電気放電が必要で完全な短絡には適さない部品の接着。リチウム電池モジュール、PCB実装、帯電防止ハウジングの接着、太陽光発電ジャンクションボックス、可燃性/爆発性産業用制御モジュールなど。
主な利点:
1. 熱伝導性接着層により、発熱部品の接着時の放熱を促進。2
. 電解質および湿気に対する耐性により、パワーバッテリーパック内部での接着時に電解質の腐食や故障を防止。3
. 耐摩耗性および耐振動性により、凹凸のある車両環境でも導電性を維持し、粉化を防止。
(II)熱伝導性および導電性接着剤の
シナリオ:導電性接地と迅速な放熱を必要とするIGBTモジュール、充電ステーション電源デバイス、インバータ、車両電源、太陽光発電コンポーネントの接着。
特徴: 高温 (180℃ 長期) での接着性能は変化せず、導電率と熱伝導率の低下もありません。非常に高価な銀接着剤とは異なり、産業用電力機器の量産に適しています。 (III) 高温導電性シーラント: 黒色炭化ケイ素を充填した有機ケイ素導電性接着剤で、高温加熱要素や高温ワイヤーハーネスジョイントのシールと接着に使用されます。200~400℃ で安定した導電性。金属充填剤は高温で酸化して劣化しますが、黒色炭化ケイ素は酸化しません。高温の排ガスや酸/アルカリ揮発性腐食に耐性があり、シール性、導電性、耐熱性を兼ね備えています。
(IV)柔軟性導電性接着剤:超微細黒色炭化ケイ素粉末(3000~5000メッシュ)を添加したポリウレタン系柔軟性導電性接着剤で、帯電防止ケーブルシースや帯電防止ゴムホースの接合に使用されます。接着層は曲げてもひび割れず、繰り返し変形しても導電経路は変化しません。耐油性、耐老化性にも優れています。
II. 黒色炭化ケイ素微粉末の電磁シールド(EMI)コーティングへの応用
電磁シールドコーティングは、導電損失、誘電分極損失、多重反射を利用して電磁波を吸収および減衰します。黒色SiCは、高シールドのために単独で使用されることはほとんどなく、主にカーボンブラック、カルボニル鉄粉、ニッケル粉と組み合わせて使用され、民生産業制御シールド、高温シールド、マイクロ波吸収適合シールドの3つのカテゴリに分けられます。

(I)一般産業用電磁シールドコーティング(機器筐体、シャーシ、電気制御ボックス)
周波数変換器、サーバーシャーシ、産業用ルーター、充電台筐体、セキュリティ機器、300MHz~10GHzの無線周波数干渉のシールドに適しています。
(II)高温電磁シールドコーティング(高温産業制御、航空機搭載、冶金電気制御)
通常の金属充填剤(アルミニウム、ニッケル)は200℃以上で酸化し、シールドの急速な故障を引き起こします。黒色炭化ケイ素高温耐性システムは、200~450℃の動作条件に適しています。
(III)吸収シールドコーティング(レーダー、RF機器、吸収シールド)従来のシールドは電磁波の反射に依存しており、二次干渉が容易に発生する可能性があります。黒色炭化ケイ素とフェライトおよびカルボニル鉄粉を組み合わせることで、コーティング内の誘電損失と磁気損失によって電磁波が吸収される吸収シールドコーティングが形成され、極めて低い反射率が得られます。
(IV)帯電防止シールド一体型コーティング(可燃性・爆発性作業場、リチウム電池工場) これらのコーティングは、精密機器を外部の電磁干渉から保護すると同時に、爆発防止のために静電気を放電する必要があります。黒色炭化ケイ素充填剤の含有量を精密に制御することで、高インピーダンスのコーティングが実現します。これにより、静電気の蓄積を防ぎ、短絡や火花の原因となる完全な導電性を回避します。シールド性能を微調整するために少量のカーボンブラックを配合したこれらのコーティングは、リチウム電池製造ラインや化学計測機器室で広く使用されています。
(V)特殊な遮蔽シナリオ
1. パイプライン防食シールドコーティング:黒色SiCは、化学伝導性パイプラインの内壁の迷走電流を遮蔽すると同時に、酸やアルカリによる腐食に耐性があり、パイプラインの電気化学的腐食を防ぎます。
2. 太陽光発電インバーター遮蔽塗料:遮蔽、放熱、耐紫外線性を兼ね備え、密閉型インバーターの熱蓄積問題を解決します。
3. ケーブルシールドコーティング:押し出し成形されたケーブル表面コーティングは、柔軟性と耐曲げ性を備え、屋外の風雨に適しています。
III.緑色炭化ケイ素と黒色炭化ケイ素の主な違い:緑色炭化ケイ素は極めて高い純度と抵抗率を持ち、絶縁性充填材です。導電性接着剤や電磁シールドには全く適していません。黒色炭化ケイ素は天然の不純物によって半導体としての導電性を持ち、導電性シールドに適した唯一の炭化ケイ素です。両者を互換的に使用すべきではありません。