セラミックねじとは
セラミックねじとは、セラミックを原料として製造されたねじです。
セラミックは非金属の固体材料であり、その特性を活かしてさまざまな場面で使用されています。高温や化学薬品に対して耐性があるため、高温環境や腐食性のある環境での使用に最適です。工業用炉などが、その一例として挙げられます。
また、セラミックは電気を通さない性質を持っています。電気絶縁が必要な場面で使用されることがあります。電子機器や電気回路において、隣接する部品との干渉を防ぐことが可能です。
ただし、セラミックは一般的な金属よりももろい性質があります。衝撃や振動に弱いため、過度の負荷や衝撃がかかる場面では破損の危険性が高まります。一般的な金属材料よりも高価なことが多く、コスト面での制約がある場合も検討が必要です。
セラミックねじの使用用途
セラミックねじは、その特性を活かして特定の環境や用途で使用されます。以下はセラミックねじの使用用途です。
1. 高温環境
セラミックは耐熱性に優れており、高温環境での安定性が求められる場所で使用されます。鋳造や溶接のプロセスがその一例です。金属ねじが耐えられない高温にさらされる箇所で、セラミックねじが代替材料として利用されることがあります。
2. 化学工業
セラミックは腐食物質に対する耐久性が高いため、化学工業の装置やプロセスに使用されます。酸やアルカリなどの腐食性のある環境で、部品やねじとして使われる場合も多いです。
3. 電子機器
セラミックは電気を通さない絶縁体として利用されます。電子機器内の基板固定や高電圧部位には絶縁部品を用いることが必要なため、セラミックねじが有利です。また、高周波やマイクロ波の信号伝送にも適しています。
4. 医療機器
セラミックは生体適合性が高く、生体組織との相性が良い点も特徴です。したがって、医療機器や歯科用具に使用されます。人工関節や歯のインプラントなどに適用され、生体内に導入される部品として重要な役割を果たします。
セラミックねじの原理
セラミックねじには、六角穴付ボルトやなべ小ねじ、平小ねじ、取付ねじなどさまざまな形状のものが存在します。そのため、用途に応じて適切な形状のものを選択することが可能です。
切削加工や成形加工といった一般的なセラミック加工方法で製造されます。切削加工は、旋盤やマシニングセンタ、フライス盤などの工作機械を用いてセラミックを削る加工方法です。また、成形加工にはセラミックを型に入れて加圧するプレス成形や、練土状セラミックを口型から押し出して加工する押し出し成形などがあります。
成形された部品は高温で焼結されます。焼結によってセラミック粒子が結合し、部品がより強固な構造を持つ仕組みです。焼結温度や時間は材料によって異なります。
その後、セラミックねじの表面には必要に応じてコーティングや保護層を施すことがあります。これによって、耐摩耗性や耐腐食性を向上させることが可能です。
セラミックねじの選び方
セラミックねじを選ぶ際には、以下の要素を考慮する必要があります。
1. ねじの形状
ねじの形状は取り付けや固定の効率に影響を与えます。例えば、対象物との密着が重要な場合にはボタンヘッドやフラットヘッドのねじが有利です。対象物を引っ張る力を分散させたい場合にはトラスヘッドなどが適しています。
2. 寸法・ねじ径
ねじの寸法やねじ径は、使用する部品や環境に合わせて選ぶ必要があります。適切な寸法を選び、ねじがしっかりと固定されるように注意します。一般的にはMを頭文字に付けるメートルねじ径が使用されることが多いです。
3. セラミックの種類
セラミックには異なる種類があり、各種類によって特性が異なります。高温環境では耐熱性が高いセラミック、化学環境では耐腐食性に優れたセラミックを選ぶことが重要です。用途に応じて最適なセラミックを選択します。
参考文献
https://www.kida.co.jp/screw/appli.htm
https://www.kida.co.jp/screw/
https://business.atengineer.com/cera/neji.htm
https://www.kida.co.jp/
https://www.ngk.co.jp/academy/course01/00.html