セラミックの試作と短納期対応

株式会社セライズ

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セラミックスとは
セラミックスの特性
ジルコニア (酸化ジルコニウム)
英名:Zirconia (Zirconium Oxide; ジルコニウムオキサイド)
備考:正確には二酸化ジルコニウム。 白色又は、透明感のある白色。
特徴
ジルコニア(ZrO2)は靭性が高いセラミックスとして知られ、機械的強度も高いため刃物や工具などにも使用される、酸化物系セラミックス。
純粋なジルコニアは、温度変化によって結晶構造が変化し、体積変化も伴うため、劣化しやすい。
これを補うため、安定化剤を添加し、体積変化を抑えた安定化ジルコニア。 安定化剤を少なくし、完全には安定させず、部分的に不安定な結晶を配置することによって、粘りのある強い靭性を示す部分安定化ジルコニア(PSZ; partially stabilized zirconia)がある。
高強度・高破壊靱性・・・常温においては、機械的強度は最も強いセラミックス。アルミナに比べても、高強度であり、破壊靭性(破壊に対する抵抗力、粘り強さ)などの機械的特性に優れる。→ 刃物、ノズル、スペーサー、インプラントとしても使用されている。

熱的特性に優れる・・・融点2700℃、最高使用温度約1200℃、耐熱衝撃性はΔ400℃と高く、熱伝導率が他のセラミックススに比べてかなり小さい。 → 耐火材、断熱材として使用される。熱膨張率が大きい。鉄と同程度の熱膨張率なので、エンジンなどの熱環境下で、金属と組み合わせて使用する事が可能。(熱膨張の差によって割れたりする事がない。※他のセラミックスの熱膨張率は、金属の数十分の一。)

耐薬品性・・・薬品に対して侵されにくいが、一部の酸と塩基に侵食される。 フッ化水素酸(フッ酸)に対しては激しく侵され、水酸化ナトリウム、硝酸、塩酸にも微量に侵食される。

イオン伝導性 (ジルコニア中の酸素は移動しやすい)・・・特にPSZでは、安定化剤の影響で酸素空孔が形成され、電圧がかかると酸素イオンが移動し電流が流れる。 このような性質があるため、ジルコニアは酸素センサーなどに利用されている。また、低酸素濃度環境下で用いると、酸素が出て、ジルコニウム(金属)が多くなり、物性に変化が表れる。即ち、電気抵抗が低くなり、導電性を帯びる。(高温、低酸素環境下で表れる。)※電気絶縁目的での使用には注意が要る。


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