恋人はセラミックス

文系女子のセラミックスとの戦いです。

脱脂について。

さて、今日はちょっとファインセラミクス読本から離れてみようと思います。

 

お、早速数回の更新で独立できるようになるなんて。

その成長にわたしゃ涙が出そうだよ。・ ゚・。* 。 +゚。・.。* ゚ + 。・゚・(ノД`) 

 

 

 

さてさて、今日はね。どうしても脱脂を書き留めておきたかった。

 

えっと、先日のブログで

 

taihodiary.hatenablog.com

  

脱脂をちょろっと紹介したんですけど、

それについてもう少し詳しく知りたかったのでお付き合いください。

 

 

てか私のWindows7がものすごく重たくてものすごくスローなんだけど。

これってコアたくさんあるはずなんだけどな。デスクトップだし。

別に3D処理とか全然したことないんだけど、まじで勘弁してくれないかな。なんだこのスローさ。タイプにカーソルがついてこないってもはやゴ…黙。ヽ(`Д´)ノ

 

 

では、「脱脂」とは。

 

先日ファインセラミックス成形原料にはバインダーを入れていると言いましたが、

バインダー入りのセラミックス成形品はこんな感じです。

 

 

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わかる?この柔らかさ。

普通のセラミックスってキンキンって音がして、ぱっきぱきなんだけど、バインダーが含まれているということでこんなに柔軟に仕上がってます。

私の体より柔軟。最近また更に固くなってきた…。

 

この子はまだ焼成前なんです。

焼成するのにこのバインダーたちを…そうです。「脱脂」してから焼成するの。わかる?←偉そうだな、おい。

 

 

脱脂:degrease、材料の表面に塗装する前に、塗料をはじく油を取り除く表面処理のこと。

 

と一般的には言われております。

まぁ不純物を取り除いて、そのもののつきを良くするってことですよね。

女子(←オレオレ!!)なんかはネイルをするときに、ポリッシュ塗る前にアセトンで表面拭いたらモチがいいとか、ジェルの前のプレパレーション(地爪処理)で最後にプライマーで油分除去するとかね。

まあ言うたら脱脂ですよ。皮脂油を除去しているわけです。

 

 

ところでです。

脱脂対象(マルタイ)の「バインダー」なんですが、(あ、ごめんね!今警察ものにハマっちゃっててwww)

成分はいったい何なの?

 

勿論前回は「寒天」とか出てきたけど、違う、私普通の材料が知りたんですよ。

 

調査してみたところ、容疑者が2名上がってきました。

「メチルセルロース」や「ポリビニルアルコール(PVA)」らしいです。

 

ところでさ、メチルセルロースって何かご存知?

イイヤ(・∀・)

 

メチルセルロース:methyl cellulose、実はこれ、食べれられるんです。食品衛生法による分類では、指定添加物となっています。

水と油を均一に混ぜる乳化剤、食品になめらかさや粘りを与え安定性を向上させる増粘安定剤、固まらせる用の製造剤としての役割を持ってます。

 

んじゃ、ポリビニルアルコールって…

ポリビニルアルコール:polyvinyl alcohol, PVA、合成樹脂の一種で親水性(水に溶けやすいってことね!)が非常に強く、温水に可溶という特徴を持つ。

簡単に言えばマヨネーズのあの容器ですよ。あれPVAなの、実は(´∀`*)ウフフ

 

 

こうしてみると結構身近なものがバインダーとして活躍してるんだねー。

 

さてさて、これらの有機性バインダーを混合して成形されたファインくんは、この後脱脂工程と焼結工程を経て、いよいよご卒業となるわけなんですけど、

一般的な酸化物系セラミックス製品は、脱脂から焼結までを大気中(普通の状態)で製造されるのが基本となっております。

 

しかしですよ、射出成形によって成形されたファインくんは、まぁ形がいびつなんですよ。なんせ得意分野は複雑形状だからね。

そういうのを普通に大気中で脱脂していくと、酸素とくっついてなぜか発熱してしまうらしい。

もう、照れ屋なんだから・・・βακα..._〆(゚▽゚*)

 

その結果、脱脂中に製品を壊しちゃうことが多々あるんですね。そういうときは加熱する温度の昇温速度を緩やかにしてやったりだとか、大気中ではなく真空で処理してやることによって、めでたくバインダーは昇天していくわけです。

さようなら(´・ω・`)

 

んじゃ、非酸化物系セラミックス製品ってどーなのよ。

炭化ケイ素や窒化ケイ素などのセラミックスは高温時に酸化や熱分解をしてしまうんです。そのため、不活性雰囲気を焼結時に必要としますの。

 

不活性www 宇宙語、乙w

 

不活性とは空気をアルゴンなどの不活性ガスに置換した状態のことです。ちなみにアルゴンはArで、今この空気中に3番目に多く含まれている物質なのです。

吸ってるのね、私も。

そしてそのアルゴンは化学反応をほとんど起こさない元素なのです。あ、そうか、だから不活性なのか。

 

 

そんなこんなで脱脂には

「温度調整」

「脱脂時の雰囲気」

の二つがどうも重要みたいですね。

 

※「おしゃれな雰囲気」とか「雰囲気イケメン」じゃなくて、ここでいう雰囲気とは気体の条件下にある状態のことを指します。

 

 

 

 

 

すまんね、まとまりのない文章で(・∀・)ゞ

これが私の今の精一杯なんだよ、諸君。www

 

 

 

ファインセラミクス読本:セラミクスの成形方法 2

 

taihodiary.hatenablog.com

 

続きです。

 

さて、やっと成形の説明に移れます。もう息上がりきってます。

 

第一コース「金型プレス成形」くん。

宇宙語「粉体に有機バインダを加えて金型に入れ、圧力をかけて強固な成形品を作る方法。耐火物、タイル、電子セラミクス、核燃料ペレット等比較的簡単な形で大量に生産される製品に使われる。この方法は安価である点、成形品の寸法誤差も小さいことに特徴がある。」

 

そういうことらしいです。次。

 

 

第二コース「ラバープレス」くん。

宇宙語「均質な粉末成形体を得る方法でゴム型を用いることからラバープレスと呼ばれる。この場合は粉体をゴム型に入れ、水圧室に入れて成形する。水圧室では圧力が粉体に均一にかかるので、両行な成形品が得られる。乾式法も開発されている。」

 

そうなんですね。はい次。

 

 

第三コース「押出し成形」くん。

キタ━━━━━y=-(゚∀゚)・∵.━━━━━!!!

一押しっす。

宇宙語「固練りした可塑体をダイスのアナから押し出す方法で、排水管、空洞タイル、炉心管など中心軸が断面に直角であるものに多く応用される」

 

さ、これは本気出して説明しようと思います。

原料に圧力をかけて、金型から一気に押し出すこのタイプは、簡単にいうと棒状のものを成形するのに適しています。

この押し出す圧力なんですが、同じ力で一気に出さないと、想像できます?お刺身を食べるときにわさびを出したみたいに、↜こんな感じでぶちゅっといくんです。

あのわさびって絶対曲がりません?それはあなたの手の圧力が均等ではないんですよ、きっと笑

 

ま、わさびが曲がったところでどうでもいんだけれど。


この成形方は中心軸が切断面に対して直角になる形の成形に適しているという。

どーゆー意味か分かるかね?なんとなくパッとしない方に、私の渾身の1枚を披露します。


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水色の部分がセラミックスの原料ね。
上の図では下から圧力をかけて上に上に押し出しているのです。ピンクの部分で切断したときに、原料の中心軸がピンクの部分と
直角になっているの、分かって貰えたでしょうか?

絵心ないって?やかましいわ。



さ、どんどん行きましょ。第四コース「鋳込み成形」くん。

宇宙語「水などで流動性を与えたスラリーを作り、これを多孔質の石膏型に流し込むと水が接触面から方の中に浸み込み、表面に堅い層ができる。このようにして石膏型の内面形状に等価な成形体を作る方法。固形鋳込法と排泥鋳込法の二通りの方法があり、陶磁器では古くからおこなわれている。」

 

はい、スラリーとは。

スラリー:slurry、泥漿(でいしょう)。スライムとも呼ばれる懸濁体(けんだくたい)のこと。液体中に鉱物や汚泥などが混ざっている混合物のことで、粘性の強いドロドロとした流動物であることが多い。

 

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こいつです。

 

んなわけwww

 

このセラミックスで使うスラリーとは水にセラミック粒子が混ざった流動性のある状態のことです。

ここでちょっと弊害が出てきました。昭和58年の弊害。

現在ではちょっと使いにくいみたいなんですね、この宇宙語の様な成形法は。

というのも給水量に限界があるため、厚みのある製品の成形がしにくいことが1つに挙げられます。他にもいろいろとあるんですがね。2個や3個、弊害が。

それで最近は新たに「ゲルキャスト成形」という成形法に代わっております。By:日本ガイシ「セラミックアカデミー」

 

げ、ゲルキャスト…?

突然ですがアイス好きですか?私愛してます。最近暑くなってきたから特に…。

でも私夏のアイスより、冬にこたつとか暖かい部屋で食べるアイスが数段…って何の話や。

 

アイスって元は液体、凍らせばその型の通りの形になりますよね。そんな感じで温度変化によってセラミックススラリーを成形していきます。

またセメントなんかは化学反応を利用して固めるんですが、それと同じく、スラリーちゃんを化学反応によって固めていくものもあります。

どんな化学反応かって?知らんがな。

 

 

さ、では最後の第五コース「射出成形」くん。

宇宙語「粉末にプラスチックを加えて樹脂成形と同じ方法で成形される。複雑形状部品の成形に適しているが、バインダ量が15-25%と多い為脱脂が難しく、現時点では大型、肉厚には不向きの方法とされている。」

 

バインダーを多く使用してそのまま焼結させてしまうと、製品が割れてしまいます。クラックかね。笑

そのため、このバインダーを取り除いてやらなければいけません。

 

やり方としては500度未満の低温(低温!www私からしたら十分高温)で時間をかけてバインダーを分解します。ちなみにこれを脱脂というのである。

しかしこの際に多量のCO2を排出してしまうという問題がありました。

 

そりゃそうよね。500度で時間かけてボッボ燃やしてたらCO2排出し放題で大変ですね。

 

ということで日本ガイシさんはバインダーに「寒天」使用したらしいです。

寒天バインダーは全体の3%程で取り除きがその分楽だし。海藻だし。

 

すごいよね!寒天よ、寒天!笑

私いま職場でコーヒーゼリーの開発にハマってるんですけどね。お湯の量は同じで、寒天を何%、インスタントコーヒーを何%、砂糖を何%の黄金比率を毎日少しずつ数値を変えて研究してるんですよ。

何やってんだってゆwww

 

まぁその実験物は男性従業員のおやつになるんですけどね。彼らが飽きる前に黄金比率をはじき出さねばならない。

 

その寒天がまさかのセラミックスに使われてるなんて、誰が想像できようか。

 

 

そんな感じで5人集の説明終わりました。

少しは理解深めれたでしょうか?私だいぶまともな頭脳になってきたような気がしますけどね。笑

 

 

あ!

ちなみにもう一つの成形法で、「テープ成形」ってのがあるんですよ。

私今までどう考えても作り方が分からなかったんですけど、日本ガイシさんのHPみてたらなるほどな~って成形法でした。

あたくしの懇親の一作。

 

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下敷きシートを右へ右へ送ることによって、スラリー君がちょっとずつちょっとずつ薄い板状になってでてくるのであります。

 

無知な私からしたら目からうろこ状態な成形法でした。

想像では薄いバットなんかにうすーく出して、それを成形っていうなんとも気が遠くなるようなやり方でした。

いくらなんでもそれはアイディア乏しすぎるやろwww

 

 

はぁ、めちゃくちゃ疲れた。

次は焼成かぁ~

きっと難しいんだろうな。ってか絶対そうだろうな。死

 

 

 

ファインセラミクス読本:セラミクスの成形方法

さて、本はこの後結晶構造だとか、微細組織だとかもうとんでもない宇宙語が続くのですが、

全く理解できませんので、早急に飛ばしていきたいと思います。

 

結晶構造とか知らんし。

むしろ結晶って何なんや笑

 

 

と、いうことで本日は成形方法について詳しく掘り下げていきたいと思います。

 

 

taihodiary.hatenablog.com

 

↑でちょっと触れてみたんですけど、今日はもう鷲掴みしてみようと思います。覚悟しとれよ、成形方法め。

 

 

 

宇宙語「セラミクスの大半を占める焼結セラミクスは、金属やプラスチックの様な溶かしたものを流し込んで固めたり、それ自体の塑性変形を利用して射出成形する方法で製品にすることは難しい。」

 

ん?

相変わらず宇宙語がいっぱい。笑

 

とにかく、セラミックスは大半が焼結させて製造されるんです。

そしてその焼結の際には、溶かしたものをどろっと流し込んで固めるということは難しく、またその原料が粘土みたいに形を保つことが難しいということです。

 

塑性とは:plasticity、力を加えて変形させたとき、永久変形を生じる物質の性質のことを指す。

 

なんじゃそら。なんでも難しい言葉で言えばいいってもんじゃない。

 

粘土ってがしっと掴むと手形として形状を記憶しません?あれですよ、あれ。まぁ多少戻ってくるとしても基本的には形はそのまま保存されます。

つまりそれが塑性なんです。ちなみに「そせい」って読みます。

私は読み方が分からずにここにどう書こうと頭を悩ませ、グーグル先生に「粘土 形 性」とか打って検索しました。笑

 

ではではどうやって成形させるのかと言いますと。

 

粉体を成形して焼結するんです。

それが以下の5人集!

 

第一のコース!「金型プレス成形」

第二のコース!「ラバープレス(等方静水圧プレス)」

第三のコース!「押出し成形」

第四のコース!「鋳込み成形(スリップキャスト)

第五のコース!「射出成形」

 

 

ま、私の一押しは第三コースの押出し君ですけどね。

なぜかって、仕事でよく聞くから、以上。

 

 

さて、ちょっと宇宙語を挟ませてください。

 

宇宙語「粉体自体ぜい性の固体粒子から成っているため、そのまま加圧するだけでは充填が難しく、圧力の増加に伴って成形体に歪を発生し、クラックを形成し割れてしまう。その為、バインダを加えて粉体の流動性を助け、成形体の強度を高めるのが通例。このバインダは1~5の成形方法ごとに異なり、目的に応じて、また粉体の種類によって適切なバインダと量の選定が行われている。」

 

 

いつもさ、こういう本ってホント噛み砕いてくれないよね。まず5文字目のぜい性からアウトって私どんだけ頭悪いんだろ。

 

負けへんでー、絶対負けへんで、この理系野郎ども!!

 

ウィキ先生によると、

ぜい性(脆性):brittleness、物質の脆さ(モロさ)を表す技術用語。破壊に要するエネルギーの小さい事をいう。ちなみに対語はじん性(靱性):toughness。

 

覚えてるーー?みんな覚えてるーーー?

じん性!出てきたよねー「セラミクスとは」で!

 

taihodiary.hatenablog.com

 

あのときは私盛大に無視したけど、ここではちょっと対語ということで逃げずにちゃんとまとめてみようと思いますよ、はい。

 

ぜい性、モロさを表しているわけです。そして、

じん性、こちらはその反対、強さを表しているんですね。

 

例えばです。例えばですよ。

同じ厚さのガラス板と鉄板があったとします。それを同じ金槌で同じ力で叩いてみたとします。

そうするとどうなると思います?これ想像つかなかったら私以下ですよ★

 

ガラス板はバリンと割れて、鉄板は割れませんよね。

あ、あの、ここでヒビはいるだけじゃん、とかそういうこと言うのやめてください。汗

 

つまりこれはどういうことかと言うと、

ガラス板は脆性が大きく、靱性が小さいんです。(モロさが盛大で、強度が控えめ)

そして鉄板は脆性が小さく、靱性が大きいんです。(モロさは控えめで、強度が盛大)

 

 

ちなみにですが、みんな大好き、リモワのスーツケース君。その名も「サルサ」。

これは素材がポリカーボネイトです。そのポリカーボネイトというのは「靱性が大きい」素材の代表格です。(私が見ると萌えっとする警察のSP君たちが着る様な防弾チョッキの中にも入ってます。あぁなんでSPってあんなにかっこいんだろー!イケメンで身長も高くてしかもめっちゃ強いとかもう今すぐにでもけ…略)

 

ポリカーボネイト君は、サルサにも見てとれるように、ガーンと叩いたところで変形はするけど一向に壊れはしない。

むしろ金槌の跡がついて終了のお知らせ。

壊れそうで壊れないポリカーボネイト君。強度マックス。

糠に釘みたいなもんなんかなー…汗 いや、なんか違うな…。

 

 

はい、次。クラック。

クラック:crack、ひび割れのこと。

 

あ、左様でしたか。意外にあっさりでした。

 

文句言っていい?なら普通に「亀裂が入り割れてしまう」でいいと思わないかね、諸君。

 

 

はい、次。バインダ。

バインダ:binder、縛るもの、結ぶもの、団結させるもの、義務づけるもの。

 

や、それはわかるんだけどwww

日本ガイシさんのセラミックアカデミーでちょっと勉強させてもらったのを簡単に噛み砕いて説明してみますね。

 

原料の粒子は全部が全部きれいな形ではないので、○★♡□▼、とこれだけみても隣とたくさん隙間が空いているのがわかってもらえるでしょうか?

この粒子たちの隙間を埋めてやるのがバインダー君です。そうすると今まで隙間だらけだったのが■■■■■こんな感じになるわけです。笑

 

原料粒子の周りにバインダーがよくなじみ、原料がとてもなめらかになりました。めでたし。

 

 

あのー、ちょっと長いんで、2回に分けさせてもらっていいですか?笑

 

 

ファインセラミクス読本:ファインセラミクスとは

さてさて、セラミクスは散々説明されてなんとなく、あくまでなんとなく分かってきたけれども。

 

ほなファインセラミクスとはなんじゃらほい。

 

 

軽くまとめると、

セラミクスは酸化物、非酸化物の様に、金属元素非金属元素の組み合わせで構成される化合物から成るもの。

 

ふん。よくわからん。

 

酸化物と非酸化物、まずそこからが笑

 

 

  • 酸化物(Oxide)

酸素とそれより電気陰性度が小さい元素からなる化合物。

で、電気陰性度…汗?

さっぱり分からんが、とにかく「酸素」とか「二酸化炭素」とか「水酸化アルミニウム」とか日本語に「酸」が入ってるやつで、英語のやつには「O」が入ってるやつと勝手に仮定。笑

 

  • 非酸化物(Non-oxide)

まぁ…それ以外よ。笑

 

 

さて話しは戻って、金属元素非金属元素の組み合わせで構成される化合物ってことは…。

 

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ってことはどういうことや。笑

(※画像はWikiBooksから拝借)

 

仕事柄Al2O3とかよく見かけるんだけど、

灰色の「その他の金属元素」の「Al(Aluminum、アルミニウム)」、そして「その他の非金属元素」である「O(Oxygen、酸素)」を組み合わせた化合物ってことか!

 

ところでその2とか3はなんなのかってゆ。

 

アルミニウム    アルミニウム

 酸素    酸素    酸素

 

よく分からないけど、こんな感じでいいのかな。

 

そしてこれがセラミックスなんですね。

 

 

)^o^(

 

 

そうすると無限大の組み合わせができてくる気がするんですけど。

よく知らないけど「Ge」+「S」みたいなこともできるのかな。

 

「GeS」

ゲス。ひどすぎ。

 

 

普通のセラミクスに付加価値を付けたものがファインセラミクスです。

ファインセラミクスを作るには①高度に精選された原料粉末を用いて、②精密に調整された化学組成と③よく制御された成形・焼結法によってセラミクスを合成することが必要です。

 

このうち1つでも欠けてしまうとファインという称号はもらえません。

いわゆる彼らはキャリアなんです。バリバリのキャリア君たち。完璧な学歴に完璧な容姿、うわー私結婚するならファインセラミクス君がいい。笑

 

キャリア君たちにはお仲間がいて、

ファイン部隊の他に、ニューセラミクス、スペシャルセラミクス、モダンセラミクス、エンジニアリングセラミクス(機械材料、ガスタービンやエンジン等)、エレクトロセラミクス(電子セラミクス、基盤とか)等があるそうです。

 

なんかすごいな…。

 

 

この本にはセラミクスの機能と応用関連が表にまとめられていて、それがなんとも興味深い。

でもそれを全部覚えるのは難しいので、私に関わってることだけピックアップしておこうと思います。

 

まず機能大分類として「電気・電子的機能」

●基板:緑のにうじゃうじゃしてるやつ。

あれの機能としては「絶縁性(electric non-conductance)」

文字通り絶縁ですので、不導体、つまり電気を一切通さないということです。

 

ってそーだったのーーー!?

私あの緑のうじゃうじゃって「半導体」だと思ってたーーー!!!笑

ちなみに半導体には「ガスセンサ(SnO2、酸化スズ)」「バリスタ(酸化物ZnO-Bi2O3、酸化亜鉛-酸化ビスマス/非酸化物SiC、炭化ケイ素)」「抵抗素子(BaTiO3、チタン酸バリウム)」があるみたいですね、そうなんですね。全然分からないですね。

 

さて、話を戻しまして笑

これらが酸化物セラミクスの場合、材料はAl2O3(酸化アルミニウム)、あとBeO(酸化ベリリウム)です。

非酸化物セラミクスの場合は、材料はC(カーボン)、あとSiC(炭化ケイ素)です。

 

ほらね、非酸化物には「O」とか「酸」が入ってないでしょ笑

そういうことよ。そういうことなの。

 

 

ではお次は「機械的機能」

●研磨材、砥石、切削工具:砥石とかはよくわかんないのですが、研磨材、サンドブラストと言われる部類です。

こちらの機能は耐摩耗性、切削性です。とにかく削る。削るものや。

 

これらが酸化物の場合、材料はAl2O3(酸化アルミニウム)、ZrO2(二酸化ジルコニウム)です。

非酸化物ですと…あの…あの!!!ダイヤモンドなんですねーーー!またB4C(炭化ホウ素)などなど。

 

 

もう他のは興味ないんですけど、無視できないもの、それが「生化学機能」!

●人口歯骨:機能は歯骨材。

毎度お世話になってます。私の歯たち…私は差し歯はないんですけどね。かぶせとかセラミックでしたら…これってことになるのかな笑

酸化物しかありません。Al2O3(酸化アルミニウム)…おぉ、ここでも出てきて…。

そしてCa5、P3O12とか書かれてるんですけど、もうなんや分からんなってきたんで無視。

ってかO12って多過ぎじゃねwww

12って。私2までしか知らない。O2。

 

 

 

 

ファインセラミクス読本:ファインセラミクスの製造工程

セラミックスは原料粉末を焼いて固めて(焼結)作られます。

不純物の存在はそれはもう有害ったら有害。目的とする特性がうまく出せないことが多いです。

 

そのため、ファインセラミックスでは、原料をいかにちゃんと選別するかがとても重要。

 

高温、高強度材料としてのSiC(Silicon Carbide、炭化ケイ素)やSi3N4(Silicon Nitride、窒化ケイ素)などでも、高!純度な原料を用いてはじめて価値ある機能を与えることが出来ます。

 

いくら炭化ケイ素や窒化ケイ素を使ったところで、

その原料たちが純度が低いものだったらすべては台無しということでしょうか。

 

ま、これは基本的にということです。

もちろん例外もありますので。

 

 

さて、ファインセラミックスの製造工程ですが、

 

まず①原料。

色々と材料はあるんです。まぜまぜ。

 

 

それらを②調合していくのであります。

 

 

そして調合した原料を③乾燥させ、造粒、粉末のものを固めて粒状にしていくわけであります。

 

 

そしてそれを④成形します。

この成形にはいろいろ種類がありまして、

ブチャっと押し出して成形をする「押出し成形」

 

ギュっと圧縮する「ラバープレス」

 

そしてよくプラスチックの成形に使われるらしんですけど「射出成型」

これは圧を加えて金型に流し込み、型に充填して成形する方法です。

 

他にも「鋳込み成形」(石膏型に流し込み)「テープ成形」(薄いテープ状に連続して成形)等多くの方法があります。

SiCやSi3N4等の高強度材料に対しては均質でなければならなく、高度な技術を必要とします。

 

 

さて、ここで⑤加工が入ります。もちろん加工しないものもあります。

ん?ここ加工てなにをするんや?

 

って本に書いてないってゆwww

なんでや(笑)

まぁとりあえずなにかしら加工するんでしょうよ。

 

 

さ、それが終わったらいよいよついに⑥焼成でございます。

「常圧焼結」は最も簡単で最も一般的な焼結法です。大気圧下で焼結させ、量産性があり、いろんな形のものを一気に焼結させることが出来るというメリットがあります。

大気圧下で焼結って難しいこと書いてるけど、要は普通に焼結させるってことよね?

但し、Si3N4(窒化ケイ素)をこれで焼結させるときは焼結助剤として大量の酸化物を加えて焼結させますので、高温における強度が低下し、収縮が大きいなどのデメリットがあります。

 

「反応焼結」は非酸化物系に特有の焼結法です。

非酸化物…?SiC(炭化ケイ素)やSi3N4(窒化ケイ素)などです。

彼らは高温で酸化して、SiO2(Silicon Dioxide、二酸化ケイ素)を生成するので、焼結自は酸素を含まない非酸化性雰囲気で行われます。つまり真空ってこと?

 

さて、これから言うことはかなり宇宙語です。

この非酸化物くんたちは出発原料と焼結体は別種であります。焼く前と焼いた後ってことかね。

Si3N4の場合、ケイ素の粉末によって成形体を作り、窒素中で加熱すると、Si+N2→Si3N4の反応によってSi3N4が生成すると同時に焼結も進行します。

SiCについては、Si+C→SiC の反応となるわけです。

この焼結法の長所は常圧焼結のように焼結助剤を使用しないので、セラミックスの性能が劣化しないことです。そして短所は彼らの反応を利用するために最後まで開気孔が必要で、従って繊密化度が低く、機械的強度も高くないことがあります。

 

はいわからんー。

Si+N2→Si3N4ってなんやねん。

なんでNが2から4つに増えるんやwww

Siなんて3つになってるし笑

…あ!さっき高温で酸化してSiO2を生成するて書いてたから、てことはそれと反応…!ってSi3N4にまずO2おらんし。

 

ま、まぁとにかく!!

はい焼いちゃいますよーって時にはSi+N2ちゃんだったけど、

はいおかえりー!って出した時にはなんや成長してSi3N4様になりました。

へんな助剤は使わない箱入り娘でして、もう純真無垢なステキな子なんです!!!

でも開気孔が必要ってこれまた相当手がかかる娘なんですわ…。

そして緻密化度が低く、機械的強度も高くないって不健康でメンヘラってことかな。

さいてー。笑

 

あ、だめだ、なんかめちゃくちゃ脱線してきた笑

 

他にも「ホットプレス」というまんま字から想像できる焼成法もございます。

 

 

ついに⑦加工です。

さっきの⑤の加工とは別物なのでお間違えの無いように。

こちらの加工は先ほど焼成したものを切削や研削・研磨、接合等して製品を作っていくものです。

 

 

そしてその結果⑧製品として旅立っていくわけです。

 

 

色々とややこしいこともありますが、

セラミックスの製造工程はざっとこんな感じです。

 

意外に手がかかっているんですね…。

ファインセラミクス読本:セラミクスとは

職場で研究職の方たちの会話は、私にとっては全て宇宙語です。

見かねた同僚が、

「これ・・読んでみたら…?」



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と貸してくれた1冊の本、

それが昭和58年発行の「ファインセラミクス読本」。

 

昭和58年www

私の同級生やんか笑

 

でもこの本、実はすんごい分かり易くて。

1問1答形式になってるんだけど、ほんとにわかりやすい。

 

 

そんなこんなでこの本で説明される「セラミクス」「ファインセラミックス」を自分で説明してみようと思います。

 

あの58年発行なので、きっといろいろ進化はしてるんでしょうけど。

あくまでもこの本の内容をまとめただけですので。 

 

 

 

私たちが住んでいる世の中で利用されている工業製品は大きく分けて3つ。

 

①有機材料

②金属材料

③セラミックス

 

はい、ここでストップー。

有機ってなんや。笑

 

教えてグーグル先生!!!

 

東京工業大学のHPが教えてくれたんですけど、

「炭素を主要元素として、酸素・水素・窒素原子などで構成される物質の総称」

ってやっぱりこれも宇宙語www

 

とにかく、プラスチック、紙、木材、食品、ゴム、液晶などは有機材料だそうです。

 

…そうなのか!紙も食品もなんだ…!

 

炭素がどうとか難しいこと説明されるけど、(まず炭素ってなんやwww)

要するに工業製品の中ではプラスチックか液晶か、とりあえずあの辺ってことよね。

そういうことにしとこ笑

 

 

あと金属製品、これはわかる。たぶん大丈夫。

そしてそれ以外のものがセラミックス。

 

「高温での熱処理工程を経て合成される非金属、無機材料」

セラミックスの定義はこうなります。

 

 

3つの原料の違いは、

基本的に化学結合の仕方が異なることにより、その結果それぞれの性質や製造方法が異なるということです。

 

簡単に比較をしてみますと…

 

まず金属材料。

宇宙語「金属結合という化学結合様式から成るもので、自由電子が原子間に散在して、原子と原子の間の結合を形成。自由電子が熱や電気の良導性、光の不浸透性と反射性、じん性等の性質を表している。」

 

つまり、その自由電子くんって子がブワァって散らばってて、

そいつらが一か所に固まってないから熱とか電気がめちゃよく伝わるわー。

でも光は全然通さなくて(これは確かに透明な金属は見たことない笑)

ぴかぴか反射するよ。という解釈でよろしいでしょうか?

 

ところでじん性とは英語で「Toughness」、つまり強度ってことですかね。

でもこのじん性ってどのHPを見ても理解しにくいとか定義がよく分からないって書かれてます。

 

ってことでここでは無視することにする。

だって他の専門さん達が定義がよく分からないとか頭抱えてんのに

私に分かるわけないもの。(諦め早。)

 

 

次に有機材料。

宇宙語「低分子、高分子を問わず、主として生物の構成成分と同じ炭素、水素、酸素等から成っているもの。炭素同士の結合した鎖で骨格を作り、これに水素と酸素が結びついている。これらの非金属元素間の結合は共有結合で、それによって分子という群が作られる。しかし分子間はファンデルワールス結合という弱い結合である為、融点は低く、変形や加工のしやすい点を特徴とする。」

 

つまり、炭素くんに水素と酸素が群がってて、彼らはめっちゃ団結力あるから結合は強い。

いきなり分子くんが発生すんだけど、分子くんは自由人だからあんま団結できなくて、

その為に熱とかには弱くてよく変形するし、でもその分加工はしやすいよ、みたいな。

 

なんだこの解釈www

結合や分子はよくわからないけど、

とにかく熱弱い、変形する、加工しやすいってことね。

 

 

そしてクライマックスはセラミックス。

 

宇宙語「ほとんどの材料が周期律表の陽性元素と陰性元素との化合物から成る。イオン結合が大部分を占め、一部共有結合金属結合を主体とするものもある。その点で元素間の組み合わせも多く、非常に多くの種類の材料機能が生まれる。セラミックスの共通的な特徴は「耐熱性が高い」「電気的に絶縁性、もしくは半導性」「変形しにくい」「じん性が低い」などである。」

 

ほっほー…。

つまり、組み合わせは無限大で、アイディアさえあればスーパーセラミックスが出現するよと。

熱には強いし、電気はシャットダウンだし。あ、でもちょっとくらいなら通すよと。

磁器も電気誘導も任してくれてもいいよと。

変形もしにくいし、じん性は…あ、これは無視。

 

なんかセラミックスって夢がありそうな雰囲気。

 

 

ちなみにセラミックスの分類は

1、ガラスやホウロウ(ル・クルーゼ

2、陶磁器(美濃焼備前焼)

3、耐火物、断熱材

4、研磨材

5、セメント、石膏、石灰

6、炭素製品

7、電子セラミックス

8、その他(顔料、人口鉱物、原子炉材料、触媒担体などなど…)

 

1つに「セラミックス」と言ってもこれだけの種類があるそうです。

 

そらそうよね。

有機でさえもプラスチックから食品までなんだから。

 

でもさ、これさ何が腹立つかって、6番!

炭素って有機なんちゃうの!?

 

もーこーゆートラップほんとやめてほしいわ…。

ま、今はもう気にしないからいいけど笑 6番は見なかったことにする。無視

 

 

 

 

ふーん…なんとなーく、なんとなーくだけどセラミックスくんの事、理解できてきたような気がする。笑

戦いのはじまり

こんにちは、ド文系女子です。

理系の科目は高校1年で全てを捨て去りました。

 

最近愛する方ができました。

でも全然分からない。理解できない。ちょっとずつ知っていくなんてレベルではない。


彼はなにも教えてくれません。

自分で知っていくしかないようです。


でもね、畑が違う。私は文系、彼は理系。彼の示すことがまず理解できない。




彼の名はセラミックスといいます。

 

まずね、セラミックスって何、から始まるんですけども…。

 

このブログは私なりに日々勉強した訳の分からない砂や粉たちの知識をまとめるものでして、

文系から見た原料たちの世界をつづっています。

 

理系さんたちからの

「えーここはこれ違うよ~」

「これはこうだよ」

というご教授、お待ちしております。


私の恋を応援してください!(笑)

 

 

マジで、わかんない。

でも負けへん。負けへんで。(震)