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モールドキャスト成形技術

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概要

複雑な形状のセラミック製品を、後加工なしで高精度に成形できます。使用する材質によって半透明性（透光性）、高強度・耐摩耗性、高熱衝撃性などの付加機能を実現。成形品表面の質感や色も選べます。

セラミックスは焼結後の加工が難しいため、成形体の段階で最終製品形状になるよう形状付与させることが重要です。日本ガイシは精度の良い三次元形状の成形法としてモールドキャスト成形を開発しました。

モールドキャスト成形では、セラミックス粉末を溶剤に分散したスラリーを使います。このスラリーは流動性が良く、複雑な形状の金型にも注型可能で、化学的に硬化後離型すればお求めの成形体を得ることができます。

金型内で硬化するときの寸法変化がないため、従来の成形方法である石膏型鋳込みや射出成形と比較し、密度が均質で欠陥の少ない成形体を作製することが可能です。使用する材料によって、さまざまなニーズに対応します。

高純度アルミナ「ハイセラム」は透光性・高熱伝導性を兼ね備えており、近年は固体光源の光拡散材としても注目されています。また物性はサファイアとほぼ同等のため、大口径ウエハーや異形形状でサファイア代替材としても使用できます。

ジルコニアは高強度材・耐磨耗部材として多様な産業分野で使われてます。また表面の質感や豊富なカラーバリエーションにより、高強度の構造材として部品や機器の装飾部分にも応用できます。

高熱伝導性であるSiCは耐熱衝撃性に優れ、高硬度で高耐久性、耐薬品性にも優れ、厳しい環境下でも使用できます。

（表1）特製一覧表
			Al₂O₃	ZrO₂	SiC
色	Color	-	透光性	バリエーションあり	黒
純度	Purity	%	99.9	-	99
曲げ強度	Flexural Strength	MPa	300	1500 - 1700	500
モース硬度	Mohs Hardness	-	9	8.0 - 8.5	9.5
密度	Density	（g/cm³）	3.99	6.0	3.1
ヤング率	Young's Modules	GPa	410	180 - 220	430
ポアソン比	Poisson's Ratio	-	0.24	0.30 - 0.32	0.3
ビッカース硬度	Vickers Hardness	Hv	18	11 - 13	22
熱伝導率	Thermal Conductivity	W/mK	34	3	200
熱膨張係数	Thermal Expansion	10^-6 （40～400℃）	6	10 - 11	-
熱膨張係数	Thermal Expansion	10^-6 （40～800℃）	7.5	10.5 - 11.5	4.5
透過率	Light Transmittance	%	95^※	0	0
絶縁破壊電圧	Dielectric Breakdown Voltage	kv/mm	20	11 - 13	-
誘電率	Dielectric Constant	-	10	25 - 35	-
材料特徴			高純度、高硬度、透過性、高絶縁	高強度、断熱	高強度、高熱伝導率、耐薬品性