「SiC粉末可以幫我報個價嗎?」這麼一句,等於保證報價前還要再來回至少兩封信。碳化矽這個名稱涵蓋的規格幅度異常寬:一公斤一美元的粉末,和一公斤一千美元的粉末,會落在同一頁搜尋結果裡。煉鋼脫氧劑與晶體成長原料共用同一個化學式。所以SiC的詢價若從「多少錢」開口,一定停在原地,得先把「究竟是什麼」定下來。本文整理的,是詢價單送出之前採購端該自行固定好的七項規格。
1. 先把等級敲定——小數點一位就讓價格差一個數量級
把SiC粉末分成等級的,首先是純度。
從99.5%走到99.99%,不是「改善了0.49%」。它換掉的是製造路線本身,價格跟著跳一個數量級。
檢查點
詢價單上不要只寫「高純」。要寫成數值區間。SiC ≥ 99.5% 與 SiC ≥ 99.9% 是兩件完全不同的案子。
供參考,綠碳化矽微粉一組具代表性的化學成分如下:
SiC 99.25% / 自由碳 0.05% / SiO₂ 0.35% / 游離矽 0.15% / Fe₂O₃ 0.04%
純度只是其中一個軸。形貌——破碎角形粉、噴霧乾燥造粒、電漿球化微珠——是與純度各自獨立的另一個軸,同樣得指名;三類等級的分野見SiC粉末等級區分。
2. 粒度:「400號」這三個字不該進詢價單
粒度是SiC採購糾紛最集中的一段。同一個數字,換一個標準指的就是另一件東西。
JIS #400 ≈ 30 µm / FEPA F400 ≈ 16.5 µm
同樣是「400」,D50差了將近一倍。只寫粒度號、不寫標準名稱的報價,被錯誤比較幾乎是必然。
W號不是D50
在中國的磨料微粉標準(GB/T 2481.2)中,W號是基本粒粒度區間的上限,不是中位徑。
推算中位徑D50這一欄只是區間的中點。GB/T 2481.2規定的是粉末必須落在區間內的比例,而不是中位徑,所以一份合格的W28若粒度分布偏粗,其D50就會高於這個中點——這一欄的用處是把不同報價拉到同一基準上比較,而不是拿來寫進規格書的數值。
在同一個前提下——粒度分布大致落在區間中央——把W28讀成「D50 28 µm」,會把實際粒度高估約15%。
測試方法也會讓數值移動
- 沉降法——中國磨料微粉業界的傳統做法,報出的是流體力學等效直徑。
- 雷射繞射法(ISO 13320)——韓國與日本採用的標準,報出的是光散射等效直徑。
同一個試樣,沉降法量到8 µm,雷射繞射法可能量到10 µm。 沉降法一般偏細。
請這樣寫
D50 30 ± 2 µm(相當於 JIS R6001 #400)— 依 ISO 13320 雷射繞射法,濕式分散
少了這一行,三家的報價就沒辦法攤在一起比。
3. 不要停在D50——分布與粗粒才決定性能
兩支D50相同的粉末,一旦把**D10、D90與分布寬度span(=(D90 − D10)/D50)**拿來比,可能是完全不同的材料。
- 分布偏寬 → 堆積行為與燒結收縮率跟著漂移,批次間再現性隨之消失
- 粗粒未受管制 → 研磨與拋光時出現刮傷,燒結體內形成缺陷起始點
請把D10 / D50 / D90連同粗粒一起要。只報一個D50的COA,本身就是分布完全沒在管的訊號——這也是進料檢驗要把粒度分析和形貌、成分檢查綁在一起做的理由,做法整理在粉末品質驗證方法論。
4. 鐵(Fe):單位先對齊,再談價格
供應商的COA多半以Fe₂O₃(氧化鐵)報出,而買方規格多半寫Fe(元素)。換算係數是0.6994。
最後一列才是真正花錢的那一列。你要的是Fe 0.05%,卻收下以「Fe₂O₃ 0.05%」認證的料,等於替自己從未要求的約30%餘裕付錢。單位一處沒對上,單價就變了。
5. 鈦(Ti):不是議價項目,是過與不過的門檻
陶瓷、精密陶瓷以及半導體鄰近應用的規格,越來越常把Ti明確排除。有四個理由值得弄懂。
它在晶格內部具有電性活性
在4H-SiC中,Ti於導帶以下約E_C − 117 meV與E_C − 160 meV處形成受體能階,分別對應六方與立方晶格位置。但要留意這兩個數值說明了什麼、又沒有說明什麼。在3.26 eV的能隙裡,它們屬於淺能階,距禁帶中心約1.5 eV,而Shockley–Read–Hall復合是由靠近禁帶中心的能階主導的——所以Ti在SiC中是很差的復合中心,4H-SiC中公認限制壽命的缺陷是與碳空位相關的Z₁/₂能階,位於E_C − 0.65 eV附近,而不是Ti。這裡反對Ti的理由在於它根本就具有電性活性:它會在晶格中引入陷阱與發光中心,而其密度取決於一個誰也沒有指定的雜質。在矽裡,Ti確實位於禁帶中心附近,幾十年來就是教科書級的「lifetime killer」,這也是元件廠商習慣把它當作要排除、而不是設限的物質的原因——但那是矽的機制,並不是這些SiC能階所支持的結論。
它形成不受控的第二相TiC
SiC–TiC在刻意設計的前提下是相當好的複合材料,韌性與導電性同時提升。問題是,以雜質身分進來的Ti沒有人設計過。尺寸與位置都不受控的TiC析出物,會造成局部熱膨脹失配,接著是微裂紋,接著是批次間的性能離散。
買方之所以指定「不含Ti」,理由不是Ti絕對有害,而是以這種形態存在時它的效應無法做到再現。
Ti與鐵是一體移動的
在艾奇遜法(Acheson)中,原料裡含Fe、含Ti的氧化物於高溫下被還原成金屬熔體,冷卻時析出為Fe–Si相,以及被包覆在其內部的Fe–Si–Ti合金相。Ti就困在鐵相裡面。
管不住鐵的廠,也管不住鈦。 這兩項規格在物理上瞄準的是同一批雜質。
Ti的起點在矽砂礦,不在冶煉爐
Ti是隨原料矽砂中的重礦物——鈦鐵礦、金紅石之類——一起帶進來的。所以該向供應商提的問題不是「你們有除Ti嗎」,而是下面三個。
供應商審核三問
- Ti用什麼儀器、什麼方法量,偵測極限是幾ppm?
——偵測極限100 ppm的儀器所給的「未檢出」,不帶任何資訊。
- 原料矽砂的產地及其TiO₂含量,你們如何規範與管制?
- 你們的磁選段數與磁場強度、酸洗條件(酸種、濃度、時間)為何?
這三題答不出具體內容的供應商,無法在批次層級保證Ti。價格再好,也不是可以往下走的對象。
6. 為何0.5 / 10 / 30 µm要成套採購:三峰堆積設計
買方常問,三個粒度為什麼要一起買。這不是巧合,而是多峰級配堆積設計。
單一粒度粉末的最大堆積率約為60~64%——但這個數字是球體的隨機密堆積。單一粒度的角形SiC粉末堆積率還低於此值,因為帶稜角的顆粒會相互咬合並搭橋,所以應把60~64%看作一個偏樂觀的參照,而不是實際材料的起點基線。加入中等粒徑顆粒去填粗顆粒之間的空隙,再加入細顆粒去填這些顆粒之間的空隙,堆積率便升到75~85%。每一階的粒徑比通常取1/3~1/10。
堆積率上升之後:
- 生胚密度 ↑ → 燒結收縮率 ↓ → 尺寸精度 ↑
- 燒結助劑用量 ↓ → 最終純度 ↑
- 氣孔率 ↓ → 強度、熱傳導率與耐電漿性 ↑
所以三檔成套採購不是「用了好幾個尺寸」,而是一套設計。正因如此,三個品目的純度與雜質規格必須壓在同一水準,並且盡量取自同一工廠、同一原料體系。把次微米、中等與粗粒各檔配起來,SiC粉末產品線正是依這個理由組成的。
7. 合約與物流:貿易商真正設防線的地方
最後一項最關鍵。這條進了合約,供應商一開始就不會把有疑慮的料送過來。 用事前的合約、而不是事後的索賠來移轉品質風險,這才是採購實務的核心。同一批貨在通關與分類上的一面——HS稅則、FTA協定稅率、K-REACH——見碳化矽粉末輸韓通關指南。
詢價前檢查清單
- 等級是否已固定為數值區間(
SiC ≥ 99.5% 這種寫法)?
- D50、公差、標準名稱、測試方法四項是否都寫上了?
- 是否一併索取了D10 / D90 / 粗粒?
- 是否以元素為基準指定Fe,並在旁邊註明Fe₂O₃換算?
- 是否要求Ti連同以ppm表示的偵測極限一起提供?
- 是否要求了三批以上量產批次的COA,而不是樣品COA?
- 是否在首次報價階段就把Incoterms、付款條件、C/O與退貨條款攤上桌面?
常見問題
只寫「SiC粉末,高純」,供應商為什麼報不出價?
因為單就純度,跨度就從88%的冶金級一路到99.9999%的晶體成長級,而在這個區間裡製造路線、連同價格會按數量級變化。一份報得出價的詢價單需要:數值化的純度區間、含公差的D50、粒度標準名稱,以及測試方法。
W號和D50是同一件事嗎?
不是。GB/T 2481.2的W號是基本粒區間的上限,不是中位徑。W28指的是20~28 µm這個區間,若粒度分布大致落在區間中央,D50便在24 µm附近,把W28讀成「D50 28 µm」就會把實際粒度高估約15%。該標準規定的是區間內的比例而非中位徑,所以區間中點只是比較用的參照,不是規格數值。
COA上的Fe₂O₃要怎麼換算成元素Fe?
乘以0.6994。因此Fe₂O₃ 0.07%對應Fe 0.049%,可通過「Fe ≤ 0.05%」的規格。反過來要求「Fe₂O₃ ≤ 0.05%」就屬於過度規格——它對應Fe 0.035%,等於替自己沒要求的餘裕付錢。
鈦為什麼被當成過與不過的項目,而不是可議的限值?
因為Ti在晶格中具有電性活性,而且以非設計的雜質身分進來時,它還會析出不受控的TiC。它在4H-SiC中的受體能階(約E_C − 117 meV與E_C − 160 meV)屬於淺能階,並不位於禁帶中心,所以其作用是陷阱中心,而不是Ti在矽裡那種壽命殺手——4H-SiC中公認限制壽命的缺陷是與碳空位相關的Z₁/₂能階。這兩種效應都無法在批次之間做到再現,因此實務上要問的是供應商能否提出偵測極限、原料砂TiO₂管制與分選條件,而不是能給多少折扣。
為什麼0.5、10、30 µm三檔要一起買?
因為堆積率是一個設計變數。單一粒度粉末的上限落在60~64%附近——那是球體的隨機密堆積,角形粉末還要更低——而粒徑級差大致按1/3~1/10排列的多峰配比可達75~85%,尺寸精度、最終純度與燒結體性能隨之改善。正因如此,三檔應帶同一套純度與雜質規格,最好來自同一工廠、同一原料體系。
參考資料(公開來源)
- Phys. Rev. B 55, 13618 — Electrical properties of the titanium acceptor in silicon carbide
- J. Iron Steel Res. Int. (2024) — Impurity formation mechanism of silicon carbide crystals smelted by Acheson process
- Ceramics International (2021) — Occurrence forms of major impurity elements in silicon carbide
- Ceramics International (2025) — Packing density optimization of multi-modal SiC powder feedstocks
- JIS R6001 / GB/T 2481.2 / GB/T 3045 / ISO 13320
上列表格中的數值為參考值,供規格交叉核對之用;實際判定取決於所引用的標準與測試條件。
上面七項沒有一項是可選的——針對寬鬆規格給出的報價不是價格,而是每次都換一種材料。Nami Tech Solutions(NTS)用工廠自己的語言把同一份書面規格直接遞給工廠,讓報價回來時能並排比較,再在出貨前把每個生產批次的 COA 對照同一份規格來讀。