SiAlON (サイアロン) とは？
SiAlON (サイアロン) とは？
SiAlON / Si + Al + O + N
SiAlON
Si + Al + O + N
窒窒化ケイ素 (Si3N4) のSi位置の一部がAlに、N位置の一部がOに置換された固溶体セラミックス。
共有結合による強固で安定した結晶構造を持ち、窒化ケイ素の優れた機械的特性を維持しながら、
化学的安定性や耐熱性をさらに向上させた次世代材料です。
窒窒化ケイ素 (Si3N4) のSi位置の一部がAlに、N位置の一部がOに置換された固溶体セラミックス。
共有結合による強固で安定した結晶構造を持ち、窒化ケイ素の優れた機械的特性を維持しながら、
化学的安定性や耐熱性をさらに向上させた次世代材料です。
対 窒化ケイ素 (Si3N4) 優位性
- より優れた高温強度と耐酸化性（高温環境での劣化が少ない）
- 化学的安定性が高く、腐食環境下での寿命が長い
- 焼結性が改善されており、複雑形状への対応力が高い
- 熱衝撃抵抗が高く、急激な温度変化に強い
主要材料特性比較
| 材料種別 | 耐熱性 | 軽量性 | 硬度耐摩耗 | 靭性 | 耐腐食性 | 耐薬品性 | コスト 入手性 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 鉄鋼・ステンレス | ×〜500℃ | ×重い | △普通 | ◎高い | △錆び易い | △限定的 | ◎安価 |
| アルミ合金 | ×〜200℃ | ◎軽い | ×低い | 〇良好 | 〇良好 | △限定的 | 〇普通 |
| 炭化タングステン(超硬) | 〇800℃ | ×激重 | ◎高い | △脆い | 〇良好 | 〇良好 | △高い |
| アルミナセラミックス | 〇1000℃ | 〇軽い | 〇高い | ×脆い | 〇良好 | 〇良好 | 〇普通 |
| 窒化ケイ素(Si3N4) | 〇1200℃ | ◎軽い | ◎高い | 〇良好 | ◎優秀 | ◎優秀 | △高い |
| SiAlON(サイアロン) | ◎1300℃〜 | ◎軽い | ◎超硬 | ◎高靭性 | ◎超優秀 | ◎超優秀 | 〇普通 |
燃焼合成とは
外部エネルギーを
ほぼ必要としない。
外部エネルギーを
ほぼ必要としない。
物質の化学反応時に生じる生成熱を利用して
無機化合物を合成する方法です。
物質の化学反応時に生じる生成熱を利用して無機化合物を合成する方法です。
燃焼反応時生じる熱の伝播反応を利用するため、反応系が-ΔH>0（発熱反応）であれば、最初にわずかなエネルギーを加えるだけで合成反応を自己伝播させ、材料を合成することが可能です。そのため大規模な装置を導入することなく、短時間・省エネルギーで材料合成が可能です。
エネルギー消費の低減を通じて、
CO₂排出削減への寄与が期待されます。
弊社は燃焼合成法によりSiAlONの粉末を製造・販売しています。
SiAlONの特性を
活かした製品例
SiAIONの将来的な市場
水素
関連設備
高圧環境下での水素脆性耐性と高温耐久性を活かし、水素ステーションや貯蔵タンクの配管・バルブ部材へ。
次世代
発電設備
ガスタービンの高温化に伴う過酷な腐食・熱衝撃環境に対応し、高効率発電の実現に貢献。
宇宙用途
軽量かつ極低温から高温までの耐熱性と真空耐性を備え、ロケットエンジン部材や衛星構体へ。
切削工具・耐摩耗部材
切削工具
耐摩耗部材
超硬合金を超える高温硬度で、難削材加工用工具や長寿命ノズルとして生産性を向上。
炉治具・キルン家具
炉治具
キルン家具
繰り返し熱サイクルに耐える耐熱衝撃性で、焼成炉内治具の長寿命化と省エネ化を実現。
他窒化物・蛍光体など
他窒化物
蛍光体など
SHS技術をプラットフォーム化し、LED用蛍光体やAlN等の高機能材料製造へ横展開。
用途：高温系構造材料 / 高強度構造材料 / 耐摩耗系材料
硬く・熱に強く・錆びにくいSiAlONの特性を活かした製品が普及しています。
ベアリングボールの
使用用途
風力発電
風力発電装置の中には主軸用、減速機用、増速機用、発電機用と様々な箇所にベアリングが使われています。また風力発電装置は高所に設置される為、メンテナンスが難しく、設計寿命20年以上の長寿命と信頼性がベアリングに求められています。
自動車
現在主流であるエンジンを使った自動車には、約100個～150個ものベアリングが使用されています。将来電気自動車へ移行した場合でも多くのベアリングは使用されると思われます。
製造
モノの材料を作る機械の代表として、鉄鋼材料の形状を作る圧延機械があります。高温化における耐摩耗性を必要とする機械です 。
将来的に需要の高い分野に
活用可能です。
SiAlON粉末製品
燃焼合成によりβ-SiAlONを生成、湿式・乾式粉砕で微細な粒子の粉末を提供可能です。
0.5μm程度の微細な一次粒子から焼結体製造用にY入りの造立粉の製造も可能です。
SiAlON粉末
| No. | 品名 | 粒度（D50） | 単位 |
| 1 | 3μm / 一次粒子 | 2〜3μm | μm |
| 2 | 0.5μm / 一次粒子 | 0.5μm | |
| 3 | 0.5μm / 二次粒子 | 40〜60μm |
SEM画像
成分表（参考値）
| 元素 | 分析値（wt％） | 分析の対象 | 分析値（wt％） |
| Si | 46 | Ni | 0.006 |
| N | 35 | V | 0.005 |
| O | 8.4 | Zr | 0.002 |
| Al | 9.6 | Cu | 0.002 |
| C | 0.54 | S | 0.003 |
| Fe | 0.17 | K | 0.002 |
| Ca | 0.047 | P | 0.002 |
| Ti | 0.009 | Mg | 0.004 |
| Mn | 0.009 | Sr | 0.001 |
| Cr | 0.011 | XRF分析はあくまでも定性分析であり 分析結果は推定値です。 | |
少量からでも提供可能です。
サンプルの提供もしております。
お気軽にご相談ください。
焼結体製品
球形状
例）直径：12.7mm（1/2サイズ）
ゴム型成形（加圧成形）による制作。
造粒されたSiAlON粉末をゴム型に充填し、圧力を加えて、製品に近い形状にする。上下、左右から圧力を加えて高密度な成形体を作る。
| 密度 | 3.1808 | g/cm3 |
| ビッカース硬さ | 11.65 | GPa |
| 破壊刃性 | 4.46 | MN/m1/2 |
すべての値は代表値であり、製品を保証するものではありません。
板形状
例）サイズ：46mm×46mm×5mm / 重量：33g
ホットプレス（加圧焼結 / 加圧をしながら焼結を行う方式）による成形。
SiAlON粉末をホットプレスで焼結し1700℃および1800℃で3.2g/cm3（理論密度）を示し、緻密な焼結体を制作した。
| 密度 | 3.2 | g/cm3 |
| ビッカース硬さ | 12.7 | GPa |
| 破壊刃性 | 4.1 | MN/m1/2 |
| 曲げ強さ | 901.22 | MPa |
すべての値は代表値であり、製品を保証するものではありません。
ご希望の形状の焼結体が製造可能です。ご相談ください。
事業のこれまで
弊社は、長くに亘り燃焼合成によるSiAlON製造開発を行ってきた方々の技術・ノウハウを継承し、製造を実現しています。
ロシアのイスマン研究所の訪問・視察
株式会社イスマンジェイの設立
燃焼合成法によるSIAlONの量産化
神奈川県産業技術センターと共同で開発に取り組む
SiAlONを使用したベアリングボールの開発
中小企業基盤整備機構による産学官連携成功事例のモデルケースに選ばれる
風力発電用大径ベアリングボールの試作開発費として
21年度ものづくり中小企業製品開発等支援補助金を取得（9,000万円）
住金物産がイスマンジェイへの資本参加
ベアリングボールの販売を契約
風力発電用の大型ベアリングボールを開発
株式会社イスマンジェイ解散
イスマンジェイの技術を継承し、熱間鍛造メーカーの念治鉄工と住金物産が共同で、ファインセラミックス焼結体の原料となる粉末事業を開始
弊社が事業継承を受ける
製造方法の引き継ぎ
八尾工場内の製造装置の修理及びメンテナンス
燃焼合成によるSiAlON粉末の製造テスト
弊社粉末に合わせたボール成形用のゴム型成形装置の開発（提携会社）
金型成形（板形状）装置の開発（提携会社）
粉末製造可能ラインナップ（一次粒子0.5μm・3μm / 二次粒子60μm）
サイアロン粉末の改良
- 流動性などの改善（型に入れる際の流れ性） / 粉末の物性値向上
- 製造したβ‐SiALONを産総研にHOTプレスを依頼し、理論密度値3.2を確認
- 生産工程を見据えスプレードライ作業後の流動性を確保
長きに亘り蓄積した技術ノウハウを継承し、
SiAlON粉末の製造販売、焼結体の製造を実現
| 会社名 | ESG Leading Edge Material 合同会社 |
| 所在地 | 東京都千代田区内幸町1-2-1 日土地内幸町ビル |
| 目的 | ESGに配慮した新技術に関する試験研究・開発・販売 ESGに配慮した新素材に関する試験研究・開発・販売 前各号に附帯、関連する一切の事業 |
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SiAlON粉末・焼結体に関する
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