コランダム
コランダムは酸化アルミニウム（化学式Al2O3）が結晶化した鉱物であり、三方晶系に属する。天然では無色から多彩な色を示し、Crを含む赤色はルビー、FeやTiを含む青色はサファイアとして宝石名で呼ばれる。硬度はMohs 9と極めて高く、ダイヤモンドに次ぐ耐摩耗性をもつため、研磨材・耐火材・光学窓材・半導体用基板（サファイア基板）など広範に利用される鉱物・材料である。
定義と組成
コランダムはAlとOのみからなる酸化物鉱物で、理論組成はAl2O3である。天然では微量元素の置換により着色することが多い。工業材料としては高純度アルミナとほぼ同質であり、粉末冶金や焼結により多様なセラミックスとして用いられる。
結晶構造と結晶学的特徴
コランダムの結晶構造は酸素の最密充填格子にAlが八面体配位で入り、層状に配列した三方晶（六方晶系表示が用いられることもある）である。結晶は樽状や板状の自形を示し、c軸方向とa軸方向で物性の異方性が現れる。光学的には一軸性で複屈折を示し、屈折率はおおむね1.76～1.77である。
劈開と破断の性質
コランダムには顕著な完全劈開はなく、菱面体面などに沿ったパーティング（擬劈開）を示すことがある。破断は貝殻状～不平坦で、靭性は中程度であるが、圧縮強度と耐摩耗性に優れる。
主要物性値
- 密度：3.98～4.1 g/cm³
- 硬度：Mohs 9
- 融点：約2054°C、軟化点はこれより低温域で現れる
- 熱伝導率：室温で30～40 W/m·K程度
- 誘電率：およそ9～11（1MHz付近）
- 化学的安定性：多くの酸に不溶（HFを除く）。高温で強アルカリに反応しやすい
これらの物性により、コランダムは高温雰囲気での寸法安定性、電気絶縁性、耐食性が求められる用途に適する。
色と宝石種（ルビー・サファイア）
Cr³⁺の置換により赤色化したコランダムはルビー、Fe・Tiの共存で青色化したものはサファイアと呼ばれる。黄色・緑色・無色など多彩な色調が存在し、複屈折に起因する多色性が観察されることも多い。ルチルの微細包有物が整列するとアステリズム（スター効果）を生じ、スターサファイア・スタールビーとして珍重される。
産状と鉱床
コランダムはアルミナに富みシリカに乏しい条件で生成しやすい。片麻岩や結晶片岩などの変成岩、シエナイト系の火成岩、ペグマタイトに伴うことがある。耐風化性・高比重のため二次的に河川礫や砂礫層（漂砂鉱床）に濃集する産状も一般的である。
合成技術と結晶育成
工業用途では、粉末アルミナの焼結による多結晶体のほか、単結晶コランダム（サファイア）の育成が重要である。代表的手法にVerneuil（バーナー）法、Czochralski法、Kyropoulos法、EFG（Edge-defined Film-fed Growth）法、熱水法などがある。育成条件の最適化により欠陥密度や内部応力を制御し、厚み・径の大きいブールやウェーハを得る。
サファイア基板の用途
単結晶コランダム基板はGaN系LED、RFデバイス、光学窓材、耐擦傷ウィンドウ、時計用受石・窓などに用いられる。高硬度・高絶縁性・耐熱性の組合せが、微細加工や成膜プロセスの厳しい条件下でも信頼性を支える。
研磨材・耐火材としての利用
天然のエメリー（コランダムを主体とする研磨原料）や溶融アルミナ系の人工砥粒は、研削といし、ラッピング、サンドペーパー、ブラスト媒体として広く使われる。粒度表記（#番号）や結合材、気孔率の設計により切れ味と仕上げ面粗さを両立させる。耐火材では高アルミナれんがやるつぼ、炉材として高温強度と化学安定性を発揮する。
評価・試験の要点
コランダムの硬度はMohsで9を示し、材料試験ではビッカース硬さ（HV）やヌープ硬さ（HK）が用いられる。密度はアルキメデス法、微細欠陥は偏光顕微鏡やX線回折、フォトルミネッセンスで評価する。光学素子用途では屈折率・複屈折、内部応力のマッピング、表面粗さ（Ra、Rq）などが品質指標となる。試験手順はJIS/ISOの一般的規定に準拠して整備されている。
加工・取り扱い上の注意
コランダムは高硬度のため加工にダイヤモンド工具やCBNを用いるのが通例である。微粉末は吸入リスクを伴うため局所排気や適切な防じんマスクを用い、乾式研磨では粉じん抑制のための湿式化や集じん設備が望ましい。光学用途では微小欠陥が機能に直結するため、洗浄・梱包・搬送まで含めた清浄度管理が不可欠である。
関連する用語と派生材料
高純度アルミナセラミックス、溶融アルミナ砥粒、単結晶サファイア、ルビー発振器用結晶、耐火れんが、スパークプラグ用絶縁体などはコランダム系材料の代表例である。用途に応じて結晶性・粒径・不純物制御・多孔度設計を最適化し、機械的・光学的・電気的特性のバランスを図る。