1.原料の混合

セラミックスの混合

セラミックスの原料ができたら、次に混合の作業に入ります。セラミックス原料といえば、アルミナ、炭化珪素、マグネシア、シリカ、ジルコニアなどですね。試験的には手作業で混ぜることはありますが、たいていは機械で回します。均等に混ぜないと質の悪いセラミックスができたり、製品に空洞ができることがあります。粒子によっては大きさも形も違うので、企業によって独自のノウハウがあります。

目次

セラミックス原料の混合の方法
混合の注意点 1.不純物の混入
混合の注意点 2.均一化
V型混合機
ホモジナイザ—
乳鉢
ボールミル

セラミックス原料の混合の方法

セラミックス原料の混合の方法はいろいろあります。大きな箱にいれて混ぜる、なんて単純なやり方もありますが、混合機を設備する方法が一般的です。下記にいくつか掲載しました。

混合の注意点 1.不純物の混入

混合の際の注意点は不純物の混合と均一化の二点でしょうか。良質になセラミックスであればあるほど、厳密に原料調整されています。不純物の混合は余計なものが入ることがあり注意が必要です。たとえば、不純物が混入したまま焼結にはいり、そのまま混入した不純物が燃えてなくなり、そこが空洞ができる、ということがあります。焼結した段階で判明すればまだいいのですが、最後の最後の後工程でその空洞が発覚して不良品となり、慌てて作り直すということがあります。特に混合機自体が原料の硬度に絶えられず摩耗されることがあり注意が必要です。

アルミナとジルコニアの混合

アルミナとジルコニアの混合

混合の注意点 2.均一化

せっかく混合しても混ぜ具合が不十分だと意味がありません。二つ以上の原料を混ぜるのですが、粒子の形がそれぞれ異なります。これを均一にするのが難しいです。
たとえば、六角板状のアルミナの粉末に、四角で粒の小さいジルコニア粒、しかも少量なものを均一に混ぜることがありますが、容易ではありません。そのため、粒子径を揃える分級という作業が必要になることがあります。

V型混合機

V型混合器は、筒がV字型に曲がっており、回転します。上のように180度回転すると、左右の粉体はV字型の中央に集まり、さらに180度回転し、元に戻すと中央に集まっていた粉体は左右に分かれます。この運動を繰り返し、効率的に粉体粒子同士が混ざり合います。

ホモジナイザ—

ホモジナイザ—は、粉体を液体に分散させたものをスクリユーで混合させます。ちょうどいい動画がなかったのですが、おおまかに上のような機械です。

乳鉢

研究室など小規模なところでは乳鉢が使われます。粉砕と混合を同時に行うことができます。材質には、めのう、アルミナ、タングステンカーバイト、磁器など様々なものが使われます。ただし、目的とする原料が材質に比べて硬度が高いときなど、不純物が混入してしまいます。そのため混合する粉体と同種の材料からできた乳鉢が求められます。

ボールミル

ボールミルは容器に試料、ボール、分散媒を入れて回転させるものです。回転によりボールが試料に衝突して粉砕も同時に行われます。ボールや容器からの不純物の混入の恐れがありますこともあり、特に金属だと摩耗されてしまうので、裏面をアルミナなどのセラミックスを貼り付けて金属と原料の接触を防ぐ、ということもあります。遠心力を利用してボールの衝突の威力を増大させる方法が遊星ボールミルなどもあります。