製造機械や産業機械では、摺動部品、ガイド、ベアリング、シールなど、摩擦にさらされる部品にセラミックが広く使用されています。特に、高精度が要求される半導体製造装置や精密機械では、セラミックの高い耐摩耗性と寸法安定性が重要な役割を果たしています。
例えば、テキスタイル産業では、糸を導くガイドやノズルにアルミナセラミックが使用されています。これらの部品は常に高速で移動する糸との摩擦にさらされますが、セラミックの高い耐摩耗性により長期間にわたって精度を維持し、糸切れや製品不良を防止しています。
耐摩耗性の科学的メカニズム
セラミックの優れた耐摩耗性は、主にその高硬度に起因しています。硬度とは、材料が他の物質による押し込みや引っかきに抵抗する能力を示す指標です。セラミックは原子間の強固な結合（イオン結合や共有結合）により、非常に高い硬度を実現しています。
一般的に使用されるセラミック材料の硬度を比較すると、アルミナ（Al₂O₃）はモース硬度で9、炭化ケイ素（SiC）は9.5、炭化ホウ素（B₄C）は9.5+と、ダイヤモンド（モース硬度10）に次ぐ硬さを持っています。これに対し、ステンレス鋼のモース硬度は約5.5～6.5程度です。
この高硬度により、セラミックは摩擦による表面の削れや変形が極めて少なく、長期間にわたって形状精度を維持することができます。
セラミックの硬度比較
- アルミナ：モース硬度 9
- 炭化ケイ素：モース硬度 9.5
- 炭化ホウ素：モース硬度 9.5+
- ステンレス鋼：モース硬度 5.5～6.5
