アルミナセラミックは、主結晶相としてα-アルミナ(α-Al₂O₃)を主成分とする高性能セラミック材料です。優れた物理的、化学的、機械的特性を有するため、工業、電子工学、医療などの分野で広く使用されています。.
準備プロセス
1. 原料の準備:ボーキサイトの精製または化学合成により高純度アルミナ粉末を製造します。.
2. 形成:
ドライプレス(単純な形状)
スリップキャスト(複雑な形状)
等静圧プレス(高性能部品)
3. 焼結:大気圧焼結またはホットプレス焼結による高温緻密化(1600℃~1800℃)。.
4. 後処理:精密研削および研磨(非常に硬いため、加工コストが高くなります)。.
分類(Al₂O₃含有量による)
標準アルミナセラミック:75%~95% Al₂O₃。一般的な耐腐食性および耐摩耗性部品に使用されます。.
高純度アルミナセラミックス(≥99%):絶縁基板、人工関節など、電子機器やバイオメディカル分野に応用されています。.
透明アルミナセラミック:純度 >99.9%、高圧ナトリウムランプや赤外線窓に使用されます。.
メリットとデメリット
利点:
全体的な特性(硬度、耐熱性、絶縁性)のバランスが取れています。.
原材料が豊富で、コストが比較的低い(窒化シリコン、炭化シリコンなどと比較して)。.
デメリット:
脆性が高く、耐熱衝撃性が低い(複合材料の改良により改善可能)。.
高精度加工が難しいアルミナセラミックスは、コストパフォーマンスと性能のバランスに優れ、構造用セラミックスの中で最も広く利用されています。新エネルギーや半導体などの新興分野において、今後も大きな成長の可能性を秘めています。.
| パラメータ | 標準値 | ユニット | 備考 |
| 純度 | 92%, 95%, 96%, 99%, 99.5%, 99.9% | % | 純度が高いほど、一般的に優れた性能が得られる |
| 密度 | 3.6 3.98 | g/cm³ | 99%の純度が達成される |
| 曲げ強度 | 300 400 (96%) / 350 450 (99%) | MPa | 焼結プロセスの影響を受ける |
| 圧縮強度 | 2000 3000 | MPa | 高硬度材料 |
| ヤング率 | 300 380 | GPa | 高剛性 |
| ビッカース硬度(HV) | 1500 1800 | kgf/mm² | 高い耐摩耗性 |
| 破壊靭性(KIC) | 3.5 4.5 | MPa·m¹/² | 比較的低く脆い材料 |
| 熱膨張係数 | 7 8 (20-1000°C) | ×10⁻⁶/K | 温度依存 |
| 熱伝導率 | 20 30 (25℃) | W/(m·K) | ほとんどのセラミックよりも優れている |
| 最大動作温度 | 1500 1700 | °C | 無負荷状態 |
| 誘電率(1MHz) | 9 10 | - | 電子機器のパッケージングによく使用される |
| 体積抵抗率(20℃) | >10¹⁴ | Ω·cm | 優れた断熱性 |
| 絶縁強度 | 10 15 | kV/mm | 高電圧絶縁用途 |