工業用セラミックスは、高硬度、高強度、耐熱性、耐腐食性といった特性から、産業界においてほぼ普遍的に利用されています。以下では、一般的な工業用セラミックスを3種類取り上げ、それぞれの利点と代表的な用途について簡単にご紹介します。
1. アルミナセラミックス(アル₂O₃):最も広く使用されている構造用セラミックス。
アルミナは非常に主流のセラミック材料であり、純度に応じて75%、85%、95%、99%などのグレードに分類されることが多いです。純度が高いほど、材料の耐熱性、機械的特性、化学的安定性が向上します。
広く使用されている主な理由は次のとおりです。
融点が高く(2050℃)、なれ、シニア、ニ、アル、鉄、タ、Mnなどの溶融金属の浸食に優れた耐性を示します。また、水酸化ナトリウム、ガラス、スラグに対する引張抵抗も高く、不活性雰囲気下ではSi、SB、Biと反応しません。そのため、耐火物、炉管、ガラス引抜るつぼ、中空球、繊維、熱電対保護スリーブなどに使用できます。
2. ジルコニアセラミックス(酸化ジルコニウム₂):高い靭性と耐腐食性を備えた特殊セラミック
ジルコニアセラミックは白色ですが、不純物を含むと黄色または灰色になります。一般的にHfO₂不純物を含みますが、これはZrO₂と化学的性質が似ており、分離が容易ではありません。
酸化ジルコニウム₂は酸化雰囲気下で非常に安定しており、還元雰囲気下でも極めて安定しています。ジルコニアは弱酸性の酸化物であり、酸性または中性のスラグによる侵食に耐えます(ただし、アルカリ性スラグによる侵食は受けます)。そのため、特殊な耐火物や鋳造ノズル、さらには白金、パラジウム、ロジウムなどの金属精錬用のるつぼとして使用できます。ジルコニアは溶融鉄や溶融鋼と濡れないため、鋼鍋や鋼流入口のライニング、そして連続鋼鋳造におけるノズル煉瓦として使用できます。
3. 窒化ホウ素(BN):白色グラファイトとして知られる高温材料
窒化ホウ素には、六方晶系、最密六方晶系、立方晶系の3つの結晶多形があります。六方晶窒化ホウ素はグラファイトに似た層状構造を持ち、白色粉末として現れます。グラファイトと多くの類似点を持つことから、白グラファイト(白 黒鉛)とも呼ばれます。グラファイトと同様に金属への非粘着性を有しますが、グラファイトよりも耐熱性と安定性に優れています。
高融点、低熱膨張係数、ほぼ全ての溶融金属に対する安定性などの特性を生かし、高温金属精錬用のるつぼとして使用できます。

