セラミックス|硬度、耐摩耗、耐熱に優れた錆びない素材

セラミックス

セラミックスは、硬度、耐摩耗性、耐熱性に優れ、錆に強い素材である。歴史的には、古くから、粘度を焼き固めて、土器や陶磁器などで親しまれてきた。また、耐火レンガ・ガラスなどにも優れている。これらを一般にオールドセラミックスという。現在では、ファインセラミックスとして、絶縁体としての碍子や自動車エンジンの点火プラグなどの工業製品へと応用されている。さらに発展させ、耐熱強度材料、電気・磁気・光学などの機能性材料、生体材料などに用いられるようになった。これらをオールドセラミックスに対して、ファインセラミックスという。。

オールドセラミックス

古代から人類で親しまれてきたセラミックスで、土器、陶磁器、レンガなどが挙げられる。

ファインセラミックス

ファインセラミックスは、オールドセラミックスの技術的延長にあり、現代に使われるセラミックスである。ファインには、「素材について人工的な原料を使用して、各工程において厳密にコントロールして製造する」という意味があり、磁性材料、耐熱・発熱体、光学材料、医療、半導体など、さまざまな用途で使われている。

セラミックスの製造法

セラミックスの原料は、陶磁器の焼き物に見られるように粉末状であることが多く、均一に混ぜて、焼き固めて製造が行われる。れを粉末治金ともいうが、現在では気体から製造する方法も用意られている。流動する粘土を型に流し込んで成型する泥漿鋳込み法(スリップキャスト法)、流動する粘土を金型に流し込んで加圧する射出成形法などがある。

耐熱性

セラミックスは高い耐熱性を持ち、窒化ケイ素(Si3Na4)や炭化ケイ素(SiC)などのセラミックスは1000℃以上の温度に耐えることができる。また、電気に対して高い抵抗をもつため、発熱体としても利用される。温度変化には弱く、急に温度をあげると、破壊される。(ヒートショック)

もろさ

セラミックスは硬度で耐熱性に優れているが、もろくて欠けやすい。つまり展延性がほとんどないため、引張荷重などにおける強度不足による破壊は、小さな傷などを起点としてき裂が生じる。そのため利用には適材なところが必要である。

硬度

セラミックスは高い硬度をもち、耐摩耗性を持つ。一方で硬度が高いために加工が難しく複雑な形状を作ることが困難である。

絶縁性

特殊なものを除き、多くのセラミックスは電気を通さない絶縁体である。

エンジニアリングセラミックス

  • シリカ(SiO2
  • アルミナ(A12O3
  • ジルコニア(ZrO2
  • 炭化けい素(SiC)
  • 窒化けい素(Si3N4
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