絶縁性セラミックス材料の放電加工技術

摘要

耐熱性、耐食性、高硬度等の多くの機能性を有するセラミックス材料が構造用の素材として注目され始めたのは1980 年代の新素材ブームのころからであり、セラミックス製エンジン部品, セラミックベアリングなどの各種構造用セラミックス部品を始め、電子部品として実用化されている．また、金属や有機材料では耐えることのできないような、腐食、高温等の過酷な使用環境などでの適用も検討されている。しかしながら、当初予測されていたほど、市場の拡大は実現されていない。この原因として、セラミックス材料は、高硬度で脆性材料であるがため、通常の機械的な手法では加工が困難である形状が多くあることが挙げられる。表1 に現状で行われている代表的なセラミックスの加工方法を示す。通常行われている機械的な加工は、工具に被加工物より硬い素材を使用することが必要であるため、DLC, TiN, TiC、CBN 等の硬い蒸着層を表面に付着させて用いている。また、ダイヤモンド砥石による研削加工やラッピングも多く用いられている。セラミックスの複雑形状部品の製作には、焼結前に形状を加工した型を用いたニアネットシェイプ法が通常最も多く用いられている。この場合、形を作成するため、コストが高くなり大量生産に適合した手法である。しかしながら、焼結時の収縮があり、高精度の最終形状の加工には、研磨などの機械的な手法の摘要が必要となる。単品の形状加工や、局部的な加工にはレーザ加工、電子ビーム加工等の特殊加工の適用も用いられているが、熱影響層等の問題で加工可能な形状に大きな制約を受けるだけでなく, 加工能率が悪く加工精度が不十分となり加工コストが増大して、製品の５０％以上が加工費であるという製品もある。