テクニカルセラミックス – 定義

導入

テクニカル セラミックスは、職人技 (陶器) や芸術的 (アート セラミックス) または磁器の作品とは対照的に、産業用途に特化したセラミックスの分野です。この産業の目的は、機械的、電気的、磁気的、光学的、圧電的、強誘電的、超伝導などの特定の物理的特性を持つセラミックスの作成と最適化です。

軸受部品、Si3N4複合材

セラミック複合体の表面

セラミックスの定義

アメリカの協会 ASTM (American Society for Testing and Materials) はセラミックを次のように定義しています。

「ガラス化または非ガラス化体、結晶構造または部分結晶構造、またはガラスの本体を有し、その本体が本質的に無機および非金属物質で形成され、冷却すると固化する溶融塊によって形成される物品」 、または熱の作用によって同時にまたはその後に形成され、成熟するもの。 »

したがって、ここでは陶磁器についてではなく、陶磁器について話さなければなりません。

テクニカル セラミックは 3 つの異なるカテゴリに分類されます。

• 酸化物：酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム。
• 非酸化物: 炭化物、ホウ化物、窒化物、シリコンとタングステン、マグネシウム、白金、さらにはチタンなどの原子で構成されるセラミックス。
• 複合セラミックス：酸化物と非酸化物の組み合わせ。

これらのカテゴリにはそれぞれ特定の特性があります。

構造

セラミックでは、原子間の結合はイオン共有結合の性質を持っています。イオン結合には方向性がなく、クーロン引力を最大化し、等電荷反発を最小化する傾向があり、その結果、アニオンとカチオンが非常にコンパクトに配置されます。共有結合には方向性があり、共有結合の配置が広がります。どちらかというとイオン性または共有結合性の性質は、セラミックを形成する元素の電気陰性度の違いに依存し、一般的な傾向に従います。電気陰性度の差が大きいほど、イオン性の性質が大きくなり、電気陰性度が低いほど、共有結合性の性質が優先されます。したがって、CaF ₂は 89% イオン性であり、SiC は 12% のみイオン性であるのに対し、シリカSiO ₂は 51% イオン性です。このイオン共有結合の特徴は、比較的コンパクトで拡張された幾何学的結晶構造を意味します。

セラミックスの性質

機械的性質

セラミック物体は一般に、高い機械的強度、低密度、高硬度、および高い耐摩耗性を備えています。ただし、セラミックに不完全な焼結による小さな亀裂などの小さな欠陥があると、これらの材料が脆くなる可能性があります。

セラミックは非常に高い温度でも堅さを維持し、熱衝撃に耐え（たとえば、アメリカのスペースシャトルの「タイル」）、老化や気候または化学的攻撃に対して強い耐性を持っています。これらは一般に熱伝導率が低いです。それらは不透明 (結晶性セラミックス) または半透明 (アモルファス ガラス) です。

電気的特性

セラミックは優れた電気絶縁体であり、例えば高電圧電気回路の絶縁体として使用されます。極度の低温などの特定の条件下では、一部のセラミックは超伝導体になります。

環境特性

セラミックは中性で非晶質の材料であるため、人間にも環境にも安全であり、多くは生体適合性があります。衛生機器、医療機器、食品機器などに使用されています。