【 TFGP Core's 】　セレクトページ

セラミックの特性

　　ココでご紹介する内容は、エンジニアセラミックの代表を紹介するもので、
　　セラミック全てを指すものではありません。

　一般特性

　・比重（g/cm3）
　　　炭化珪素（Sic）：3.15～3.2
　　　窒化珪素（Si3N4）：3.2
　　　窒化アルミ（AIN）：3.23～3.32
　　　アルミナ（AI203/96%）：3.85～3.99
　　　ジルコニア（ZrO2）：6.0

　　（単位体積当りの重さで、軽い方が受動レスポンスが良い）

　　　※軽けりゃ軽いほどレスポンスは良いですね。　

　機械特性

　・曲げ強度（MPa）
　　　ジルコニア（ZrO2）：600～1400
　　　窒化珪素（Si3N4）：730～900
　　　炭化珪素（Sic）：490
　　　アルミナ（AI203/96%）：320～400
　　　窒化アルミ（AIN）：340～360

　　　（2点の支点間の中心に加重を加え、亀裂や破損・破断が起こる前に
　　　　生じる最大繊維応力のこと）

　　　※ここまで高くなくてもイイんですが･･･
　　　　　あったらあったでイイです。　

　　
　・圧縮強度（MPa）

　　　ジルコニア（ZrO2）：3500～5600
　　　アルミナ（AI203/96%）：2400～3000
　　　窒化アルミ（AIN）：2600
　　　炭化珪素（Sic）：2500
　　　窒化珪素（Si3N4）：2452

　　　（圧縮荷重に対し、材料が持ちこたえることができる最大応力）　

　　　※曲げ強度と同じ

　・ビッカース硬度(GPa)

　　　炭化珪素（Sic）：22
　　　アルミナ（AI203/96%）：16
　　　窒化珪素（Si3N4）：15
　　　ジルコニア（ZrO2）：14
　　　窒化アルミ（AIN）　：11

　　　（表面の硬さ、ステンレスで5程度）

　　　※曲げ強度と同じ＋ステンより高けりゃイイです。

　・破壊靱性（MPa√m）

　　　窒化珪素（Si3N4）：7.5
　　　ジルコニア（ZrO2）：7.5
　　　炭化珪素（Sic）：3.5
　　　アルミナ（AI203/96%）：3.5
　　　窒化アルミ（AIN）：3.5

　　（亀裂を発生、もしくは進展させるのに必要な応力拡大係数。
　　　ステンレスで210程度で、強度と破壊靱性の関係は、破壊靱性の高い材料は
　　　多少の亀裂があってもそれなりの強度を保持すると言うことです。
　　　しかし、破壊靱性値の低い材料は、亀裂が有る無しで強度が著しく変わります。
　　　例えば、鉄のような粘り強い材料は破壊靱性が高いと表現できます。
　　　しかし、お皿が割れるのと同様に、セラミックは脆い材料と考えられ、強度は
　　　非常に高いですが破壊靱性は低い値になります。
　　　破壊靱性値は「耐亀裂進展性」ともいえる物性値なので、＝強度ではありません）

　　※コレ重要、粘りが無いとね。　と、やさしく扱わないとね。
　　　　Core's Standard OIL for SPOOL BEARINGっす！

　
　熱的特性　

　・最高使用温度（℃）
　　　炭化珪素（Sic）：1600
　　　アルミナ（AI203/96%）：1500～1600
　　　ジルコニア（ZrO2）：1250
　　　窒化珪素（Si3N4）：1100～1200
　　　窒化アルミ（AIN）：1000

　　　（代表特性が維持できる最高温度）　
　
　　※こんなに高くなくてもイイんですが･･･

　一般所見

　アルミナ（AI203/96%）
　　・耐熱性、絶縁性、耐食性に優れ、高硬度を特長とする材料
　　・絶縁部品、耐熱治具、耐食容器、高強度機械部品など汎用的に使用すること
　　　が多い
　　・ウィークポンイト：窒化珪素や炭化珪素に比べ耐熱衝撃性が低い
　
　ジルコニア（ZrO2）
　　・常温付近での高耐摩耗性を特長とする材料
　　・耐久性に優れ、高破壊靱性であるため、各種産業装置部品へ幅広く使用
　　・特に摺動部での使用にハイコストパフォ－マンスである
　　　（はさみ、ナイフや包丁などにも使用）
　　・ウィークポンイト：高温域では強度が低い

　炭化珪素（Sic）
　　・耐熱性に優れ、高温での機械的強度の劣化が少ない点を特長とする材料
　　・耐酸、耐アルカリ性に優れており、常温から高温域まで、耐食構造部品とし
　　　て使用
　　・硬度が大きく優れた耐摩耗性
　　・ウィークポンイト：窒化珪素に比べ靭性や絶縁性が低い。
　　　　　　　　　　　　また、粉末を成型焼結する工程を経るので真球性の
　　　　　　　　　　　　バラツキは免れなく、硬度が非常に高いため成型後
　　　　　　　　　　　　の加工精度や研磨精度が出し難い。

　窒化珪素（Si3N4）
　　・熱膨張係数が小さく熱伝導性が高いため、高い耐熱衝撃性を特長と
　　　する材料
　　・高靭性で高い機械的強度を発揮し、常温から高温域まで高精度機械
　　　特性の構造部材として幅広く使用
　　・ジルコニアと同様の高靭性であり、エンジニアリングセラミックの代表
　　　と言われ、成型時や成型後の加工性が良く精度を出し易い
　　・化学的安定性、絶縁特性に優れているため、溶融非鉄金属や薬品と
　　　の接触部に使用可能
　　　（ターボチャージャーロータ等の高熱、高速回転部品に多用）
　　・ウィークポンイト：高温の酸化雰囲気中で酸化され易い

　　Core'sが考えた場合、リールのシャフトに使うベアリングに
　　必要な要素やコスト等を合わせていくと・・・
　　　『　Si3N4（窒化珪素）　』　になると考えました。