ファインセラミックスとは？セラミックスとの違いや特長、活用事例を解説

ファインセラミックスとは

セラミックスとの違い

『セラミックス』とは、金属元素と非金属元素からなる無機固体材料、または炭素・ケイ素などを主成分とする無機非金属材料の総称です。
言葉だけでは分かりにくいので、固体材料の分類を一覧表にしてみました。
セラミックス（無機非金属材料）とその他の材料の違いがイメージできると思います。

広義の意味でのセラミックスとしてガラスやダイヤモンドを含めていますが、「セラミックス」という言葉は用いられる文脈によってそれらを含まない場合もあります。

セラミックスのうち、陶器・レンガ・セメントのような、天然鉱物を原料として混合し、成形・焼成して作られるものはオールドセラミックス（伝統的セラミックス）と呼ばれます。

それに対して、天然の鉱物をそのまま用いるのではなく、原料の純度や組成、微細構造を高度に制御することで、強度・耐熱性・絶縁性といった特定の機能や性能を向上させたセラミックスをファインセラミックス（高機能セラミックス）と呼びます（※）。

オールドセラミックスとの対比として、『ニューセラミックス』と呼ばれることもあります。

ファインセラミックスの特長

材料の種類にもよりますが、一般的にファインセラミックスは以下のような特長を持っています。

• 熱膨張係数が小さく、温度変化時の寸法安定性に優れる
• 高硬度で耐摩耗性に優れる
• 剛性が高く、変形しにくい
• 電気的特性（絶縁・導電）を制御可能
• 鉄などと比べて軽量

詳しくは以下の動画でも解説していますので、ぜひ併せてご覧ください。

ファインセラミックスの種類

ファインセラミックスには様々な種類がありますが、ここでは具体例として2種類の材料をご紹介します。

アルミナ（Al₂O₃）

アルミナは、ファインセラミックスの中で最も広く用いられている代表的な材料です。
ファインセラミックスの中では比較的安価で製造しやすく、物性バランスが良いといった特長から、電子部品や半導体製造装置、精密測定器など様々な用途で用いられています。

ソディック エフ・ティでは、セラミック製の精密測定器を製造しており、無料貸出しサービスもご提供しております。

また同社では、電気的な力でワークを吸着させる『静電チャック』の材料としてもアルミナを使用しており、優れた絶縁性や耐久性といった特長が活かされています。

コージェライト（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）

コージェライトは「熱による変形量が極めて小さい」という尖った特長を持つファインセラミックスです。
一般的に、熱膨張要因による精度変化が問題となる場合や、アルミナよりもさらに軽い部材が求められる場合に用いられます。

ソディック エフ・ティでは、精密測定機器のガイドに使われるエア軸受や、超精密加工を行う工作機械のステージなどに採用しています。

放電加工機への適用

1985年、国内のNC放電加工機開発におけるパイオニアとして加工精度を追求していたソディックは、機械本体を改善する研究を行っており、そこで注目した素材がファインセラミックスでした。
当時はヘッドと電極の間やテーブルとワークの間に絶縁用の強化プラスチックを用いるのが主流でしたが、それに代わる新たな素材としてセラミックスを用いることで、熱の影響や絶縁性能不足による精度課題を克服しました。
ソディックは放電加工に最適なセラミックスを追求するためその製造技術を内製化し、今では世界最大級の大型セラミック製品を製造する技術を確立しました。

詳しくは別の記事で解説予定ですので、楽しみにお待ちください。

まとめ

今回は、ファインセラミックスの性質や種類、活用事例について解説しましたがいかがでしたでしょうか？　
ファインセラミックスはエレクトロニクス分野をはじめとする様々な領域で活用される高機能材料です。
特にソディックでは、放電加工機の精度改善からセラミックスの研究をスタートし、今では精密測定器、超精密エア軸受など多様なセラミック製品を開発・製造しています。
セラミック製品や、超精密放電加工にご興味がございましたら、ぜひ以下のお問い合わせからお気軽にご連絡ください。