セラミックス粉体の加工について

耐熱性、耐摩耗性、耐腐食性などに優れた性質を持つセラミックス。私たち人間社会の営みにおいて、セラミックスは必要不可欠な存在として、あらゆるところで活躍しています。

当ページでは、セラミックス粉体について解説しています。セラミックス粉体の加工の特徴、加工プロセス、加工のメリット・デメリットなどをまとめましたので、参考にしてください。

セラミックス粉体の加工の特徴は？

陶磁器やガラス、タイルなどでイメージされるセラミックス。その用途の応用範囲は広く、現代社会の先端でも利用されていることから、一見、新しい素材であるかのように感じますが、実はセラミックスは、樹脂や金属よりも前から活用されている伝統的な素材です。

粉体から加工されますが、加工の工程を大きく分けると、原料工程、成形工程、焼成工程、二次加工工程の4段階。以下、加工プロセスの概要を見ていきましょう。

プロセスは？

セラミックス粉体の加工プロセスは、以下の通り4段階に分かれます。それぞれの工程内容を確認しましょう。

• 原料工程… 目的の材質特性に合った原料を配合し、水と一緒にミルという装置に入れて回転・振動等で原料を粉砕。スラリーを乾燥させ、造粉します。
• 成形工程… 目的に応じて適切な機器・方法を選択し、原料粉体を製品形状へ加工します。
• 焼成工程… 製品形状に加工されたセラミックスを焼成炉で焼成します。
• 二次加工工程… 焼成後のセラミックスを二次加工し、目的に合った製品へと仕上げます。二次加工の方法は、平面研削、妙麺研磨、超音波加工、レーザー加工などです。

セラミックス粉体の加工のメリット・デメリット

セラミックス粉体の加工における主なメリット・デメリットを確認してみましょう。

メリットが多いとされるセラミックス粉体の加工ですが、製品強度が低下したりコスト高になる傾向があったりなど、いくつかのデメリットも指摘されています。セラミックス粉体の加工の特性をよく理解し、選択の可否を検討してみましょう。

メリット

主なメリットの1つが、余分な材料が生じないこと。粉末材料を使用するため材料ロスがほとんどなく、環境に優しい製品加工が実現します。材料ロスがほとんどないにも関わらず、粉末プレス成形で複雑な形状の製品を製造できる点も、セラミックス粉体加工のメリットと言えるでしょう。

また、高融点、電気絶縁性、熱絶縁性、耐摩耗性、耐腐食性が高いこともセラミックス粉体加工の大きなメリット。これら特性を活かし、エレクトロニクスや電圧デバイス、遮熱コーティング、エネルギー貯蔵など、加工された製品は様々な分野で利用されています。

デメリット

主なデメリットの1つが、強度が低下する可能性があること。また、強度を上げようとすれば、コスト高になる傾向があることです。

セラミックス粉体から加工された製品には気孔が含まれるため、密度は100％になりません。また、加工工程で気孔の位置にバラつきが生じることもあります。これらの理由で製品がもろくなり、場合によっては亀裂や欠けが生じることもあります。

このデメリットを克服して優れた製品に仕上げるためには、加工により多くの時間や手間を割かなければなりません。結果、従来の加工法に比べてコスト高になる可能性があります。

まとめ

セラミックス粉体の加工の特徴、加工プロセス、メリット・デメリットなどについて解説しました。

セラミックス製品は、様々な産業の企業活動に広く利用されているほか、私たち個人の生活にも欠かせない存在です。その主な加工法がセラミックス粉体からの加工となりますが、当ページでご紹介した通り、セラミックス粉体の加工にはメリットがある一方でデメリットがあることも事実です。デメリットを克服する努力を怠れば製品の不良率が上がり、加工企業の信用は低下するでしょう。

粉体から良質のセラミックス製品を製造するためには、粉体メーカーとバルクセラミックスメーカーの協力体制が不可欠です。