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セラミック加工の加工種類と各特徴をご紹介

セラミック加工の加工種類と各特徴をご紹介

セラミックスとは？

セラミックという原料を用いて作られた物をセラミックスと呼びます。しかし、近年ではこの定義が曖昧なため、セラミックとセラミックスを同一の意味合いで用いることも多くなっています。
一般的にイメージされる例としては陶磁器やガラス、タイルなどがありますが、プラスチック・ナイロン等の有機物を除いたセメントを含む非金属・無機材料全般を指して用いられることが多いため、私たちの身の回りには実に多くのセラミックスが存在しているのです。

セラミックスとは？

セラミックスの特徴

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材料です。その長所としては「耐熱性・耐摩耗性・耐腐食性が優れている」という点が挙げられますが、一方で短所としては脆さが挙げられます。また、セラミックスは様々な元素の組み合わせが可能である材料のため、その種類は非常に豊富です。もともと持っている特性に加えて、製品の目的に応じて適した組み合わせの物が作られています。

セラミックスの種類
  • エンジニアリングセラミックス
  • アルミナ（Al2O3）
  • ジルコニア（ZrO2）
  • チッ化アルミ（AIN）
  • チッ化珪素（Si3N4）
  • 炭化珪素（SiC）
  • フォルステライト（2MgO・SiO2）
  • マシナブルセラミックス 等

セラミック加工の種類

セラミックスに用いられる加工方法をいくつかご紹介します。

セラミック加工の種類

切削

刃物の工具を用いて材料を切断します。工具には手動で刃を押し当てるタイプのものから、自動で切断を繰り返す切削機械のようなタイプなど、様々な種類があります。最も普及している比較的コストの掛からない加工方法ですが、複雑な形状を求められるケースには適していません。

研磨

研磨は砥粒（とりゅう）を用いて被加工物の表面を少しずつ削り、滑らかな状態へしていく加工方法です。非常に細かい単位での調整が可能なため、微細な加工が求められるケースに重宝されています。また、凹凸の少ない仕上がりにできるため、美観が重視されている製品にも適しています。

研削

研削は研削砥石を高速で回転させることによって被加工物を削る加工方法です。切削加工では削ることが難しい硬度の素材も加工することができます。また、細かい寸法精度での形状を作り出せるメリットがある一方で、研削ポイントが熱を持ち温度が高くなることで、焼け割れが起こるデメリットもあります。

穴加工

穴あけ加工は回転する工具をあてることでワークに穴を開ける加工方法です。穴あけ加工の主な種類としては、ステップ加工・ノンステップ加工・ヘリカル加工などが挙げられます。

放電加工

放電加工は放電現象を活用し、電極と被加工物の間に生じる熱によって表面を細かく除去する加工方法です。被加工物が電気を通す材料であれば硬さに関係なく加工できる特徴を持ちます。

レーザー加工

レーザー加工はレーザー光線を活用して詳細な精密加工を行う加工方法です。レーザー加工は多岐にわたる加工方法に展開できるため、切断・穴あけ・溶接・表面処理・微細加工などの加工をトレースしながらもより精密な加工を実現することができます。

セラミック加工が難しい理由

セラミックスには各特性を持った様々な種類の素材があるため、加工する際の条件設定が非常に困難であることがネックなポイントとして挙げられます。例えば、同じ材料であっても硬いものから柔らかいものまで多様なグラデーションが存在するため、都度適切な調整が求められます。工具に関しても材料との適切な組み合わせを考える必要があるため、加工に関する知識と経験が求められます。
また、セラミックスは曲がらない特性を持っているため、加工に掛かる工数が金属よりも多く、水や気温等の環境面も管理をする必要があります。

さいごに

さいごに

今回ご紹介した通り、セラミックスには様々な種類と加工方法があります。そのため、材料の特性や保有している設備等によって、各メーカーが対応できるセラミック加工には違いがあります。メーカーのホームページを覗いてみることも一つの方法ですが、ホームページに掲載をされていない特殊な加工にも対応している企業は数多くあります。まずは加工を施したい材料とその製品イメージを固めた後、セラミック加工を請け負うメーカーに問い合わせてみるのも良いかもしれません。

「セラミック加工」関連おすすめ製品

株式会社金星　豊橋事業所

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お客様のニーズに沿った豊富なバリエーションで設備や治具、周辺機器までトータルサポート

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ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社

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高速冷却ファーナスと真空～各ガスによる反応雰囲気制御性能が特徴

高温粘度計『VIS413』は、高温環境下における溶融材料の粘度を測定することで、サンプルの高温状態での挙動や不純物の検出、添加剤の効果などを評価することが可能な装置です。
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アシザワ・ファインテック株式会社

ラボスター®︎ミニ

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【卓上サイズ】研究開発・少量サンプル作製用　湿式ビーズミル

アシザワ・ファインテックでは、対象物を微細化するにあたり、その目的が「粉砕」か「分散」か見極めることにより、最適な処理方法をご提案しております。
ラボスター®︎ミニは、粉砕室を入れ替えることで「粉砕」・「分散」の処理を一台で可能な卓上ラボ機です。
さらに、少量サンプル作成向けのバッチ式も共通フレームでご使用いただけます。

【ラインナップ】

＜ラボスター®︎ミニ LMZ015＞
大流量循環運転 スタンダードミル スターミル LMZの小型機。
分散向けのDMS65に対しLMZ015は微粉砕向け。

＜ラボスター®︎ミニ DMS65＞
ナノ粒子向け 分散機　ナノ・ゲッター®︎の小型機。
大型機へのスケールアップの実績あり。

＜ラボスター®︎ミニ HFM02＞
ナノ粒子向け 分散機　MAXナノ・ゲッター®︎のバッチ式ミル。
サンプル量100mLより運転が可能。

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アシザワ・ファインテック株式会社

ドライスター®︎SDA

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【乾式粉砕でサブミクロンを実現‼】　連続式　乾式ビーズミル

100〜150μm程度の原料を１パスでシングル・サブミクロンまで粉砕する連続式 乾式ビーズミル。
エネルギーコストも他の粉砕機（ボールミルやジェットミル）と比較すると極小に抑え、粒度コントロールも容易なため、効率よくシャープな分布を得ることができます。
また、湿式ビーズミルとの組合せにより、湿式のみでの処理と比較して、省エネでの処理（エコ粉砕）とコンタミネーションを抑制した処理が可能です。

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アシザワ・ファインテック株式会社

MAXナノ・ゲッター®︎

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【高品質の分散を実現‼】　ナノ粒子対象生産用　湿式分散機

MAX ナノ・ゲッター®︎は、ナノ粒子分散の大量処理向けビーズミルです。
混合・攪拌機の構造をビーズミルに採用したことにより大型化へのスケールアップが容易となり、大量処理（時間あたり最大数百kg程度＜業界最大＞）が可能となりました。
対象物の種類や粘度の変化に応じてビーズの動きを自在にコントロールできるため、多種多様な対象物にも対応します。

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株式会社スギノマシン

湿式微粒化装置「STAR BURST（スターバースト）」

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245MPaの超高圧インパクトが実現する、コンタミレスなナノ材料！

スターバーストは、最高245MPaに加圧した原料同士をマッハ4の相対速度で斜向衝突させることにより、分散・乳化・粉砕・表面改質などを行う湿式微粒化装置です。原料の加圧には、当社製のスギノポンプを使用。70年にわたって進化を続けている、世界トップクラスを誇るウォータージェットの技術と実績が活かされています。

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株式会社スギノマシン

バイオマスナノファイバー「BiNFi-s（ビンフィス）」

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人にも環境にも優しい、セルロースナノファイバー

BiNFi-sは、セルロース、キチン、キトサン、シルクなどの生物由来原料を、スギノマシン独自の「ウォータージェット製法」で、ナノレベル（直径10～20nm、長さ数µm）に解した、「超・極細繊維素材」のシリーズです。

一般的には、原料によって「セルロースナノファイバー（CNF）/ナノセルロース」、「キチンナノファイバー」、「キトサンナノファイバー」、「シルクナノファイバー」などと呼ばれています。
近年、国内外で応用開発・研究が盛んに行われており、製品化も進んでいます。

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株式会社スギノマシン

ツインインペラ対向気流 乾式粉砕機「DRY BURST（ドライバースト） DB-100S」

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気流式サイクロンで、5µmのコンタミ・レスな粉末に！

「ドライバースト・ミニ DB-100S」は、毎分2万回転で高速回転する2枚のインペラが発生させる気流で原材料同士を対向衝突させ、平均粒径が約5µmのコンタミが少ない粉末を生成できる卓上式の乾式粉砕機です。
気流式サイクロンや捕集ビンも一体化したコンパクト形状で、設置後すぐに粉砕が行えます。
また、AC100V駆動で、グローブボックス内やドラフトチャンバー内など、様々な場所で使用できます。

■処理量　～4kg/h

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株式会社レスターコミュニケーションズ

誘電率測定システム「DAK」「DAK-TL2」 （SPEAG社／スイス）

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高精度の誘電測定（誘電率、導電率、損失正接）が実現できるプローブ！

SPEAG（シュミッドアンドパートナー）社のDAKプローブシステムは、4MHzから67GHzの周波数レンジに対応する各種プローブにより液体、固体、半固体の誘電率を測定が可能で、電子、化学、食品、医療産業などのアプリケーションで利用できます。カタログ・資料のダウンロードのほか、ご不明な点はお気軽にお問い合わせください。

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