陶磁器は古来より、調理器や彫刻など様々な用途に用いられてきた。
伝統的なセラミックスは、熱的、機械的、化学的に安定していることで知られています。
現代のセラミックは、セラミック膜、構造セラミック、電子部品、消費者向けセラミックなど、さまざまなカテゴリーに拡大しています。
最新のセラミック加工の利点には、試料の取り扱いが容易であること、温度分布が均一であること、冷却が速いこと、熱損失が少ないことなどがあります。
セラミックスは珪酸塩セラミックス、非酸化物セラミックス、酸化物セラミックスに分類され、それぞれに特有の特性があり、燃料電池から建築用途まで幅広い用途があります。
セラミックスの概要とは？理解すべき5つのポイント
1.伝統的セラミックスと現代的セラミックス
伝統的なセラミックスは、熱的、機械的、化学的に安定していることで知られる材料です。
主に粘土や珪砂との混合物であるこれらの材料は、高温の窯で成形、乾燥、焼結されます。
現代のセラミックスは、セラミック膜、構造セラミック、電子部品、消費者向けセラミックなど、さまざまなカテゴリーに拡大している。
2.セラミックの用途
セラミックスは、そのユニークな特性により、幅広い用途で使用されている。
例えば、セラミック膜は、固体酸化物燃料電池やガス分離技術において極めて重要であり、ろ過やエネルギー用途におけるその効率性を示しています。
製造において、セラミックは、脱バインダー、焼結、コンディショニング、アニールなど、1つの窯の中で複数の段階を経て処理される。
セラミックスはまた、金属の熱処理においても重要な役割を果たしており、応力緩和、焼きなまし、鍛造の予熱に使用され、金属の特性を高める上でその有用性を示している。
3.セラミック加工の利点
セラミックの加工には、機能性と効率を高めるいくつかの利点がある。
セラミック加工装置における試料の出し入れが容易なため、効率的な取り扱いが可能になり、材料の無駄が最小限に抑えられます。
処理室内の均一な温度分布は、一貫した材料特性のために重要であり、速い冷却速度は迅速な生産サイクルのために有益です。
さらに、処理中の熱損失が少ないため、エネルギーが節約され、コストが削減されます。また、スムーズなリフト配置により、安全で効率的な操作が容易になります。
4.セラミックスの変換
高温焼成によるセラミックの変質は、セラミック生産の重要な側面です。
このプロセスは動的で、特に高度なセラミックでは3,100°F (1,700°C)もの高温を伴う可能性があります。
材料の精製と成形を含む前処理工程は、望ましい最終特性を達成するために不可欠です。
硬度、耐摩耗性、耐高温性といったセラミックス本来の特性は、この変態プロセスにおいても維持・向上され、スペースシャトルのタイルのような要求の厳しい用途に適しています。
5.セラミックスの分類
セラミックスは、鉱物学的または化学的組成に基づいて、ケイ酸塩セラミックス、非酸化物セラミックス、酸化物セラミックスの3つの主なグループに分類される。
各グループは、それぞれ異なる特性と用途を持っています。
例えば珪酸塩セラミックスは、その耐久性と審美性の高さから、伝統的な陶器やタイルによく使われています。
炭化物や窒化物などの非酸化物セラミックスは、高い硬度と耐摩耗性で知られ、切削工具や研磨剤に最適です。
アルミナやジルコニアなどの酸化物セラミックスは、電気絶縁性と耐熱性に優れており、電子部品や高温用途に適しています。
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