切る、削る、磨く!ダイヤモンド・cBN工具の市場はどこまで広がるか

 ダイヤモンドは地球上に存在する天然資源の中で最も硬い。その強度特性や耐摩耗性の特徴を生かし、古くから加工工具として使われている。人工的に作られたダイヤモンド結晶構造材料を素材とする立方晶窒化ホウ素(cBN)工具は、熱化学的な安定性ではダイヤモンドより優れ、研削、研磨加工などで活躍している。自動車、電子・半導体、産業機械、建築など多岐にわたる分野の切る・削る・磨くなどの工程でダイヤモンド工具やcBN工具はなくてはならない存在だ。ここではその基礎情報や市場動向について見てみる。

難削材、高精度加工に威力


 ダイヤモンド工具の素材は大きく二つに分けられる。その一つの天然ダイヤモンドは、生成条件、産出地域などが限られる原石で、装飾品などに使われないものが工業用となる。もう一つが合成ダイヤモンド。用途に合わせ最適な特性を作りだせ量産が可能だ。

 これらのダイヤモンドは、ワイヤや電線などを加工する伸線用の工具であるダイス、旋盤などの切削工具であるバイト、研削用砥石の目直しや形直しに使われるドレッサー、ドリルの刃、のこぎり、研磨材などさまざまな形で使用される。

 特に硬くて脆い材料などでは加工度合いをコントロールする必要があるため、合成ダイヤモンドによる工具が活躍する。また近年では新興国で宝飾品需要が爆発的に増えたため天然ダイヤモンドは入手しにくく、工業用としては合成ダイヤモンドが多くを占めるようになっている。

 cBN工具はホウ素や窒素からなるダイヤモンド結晶構造材料を使用したもので、Cubic Boron Nitrideの頭文字をとっている。合成ダイヤモンドと同様に高圧高温化で、ダイヤモンドに次ぐ硬度の素材に合成されている。ダイヤモンドと比べ鉄との反応性が低く、耐熱性や機械的強度に強いため、広く鉄系素材の加工に用いられる。

高温時の変形や摩耗に非常に強く


 合成ダイヤモンドの微結晶を金属やセラミックスなどの結合材と一緒に高温・高圧で焼き固めたものが多結晶のダイヤモンド焼結体(PCD)。極めて強度に優れ硬いため切削工具の先端部分に取り付ける刃物などとして利用が増えている。非鉄金属、複合材の高精度切削などでは欠かせない。同様にcBNの微結晶を結合材と焼結したものがPcBNで、高温時の変形や摩耗に非常に強いため焼き入れ鋼など難削材の加工に用いられる。

 国内ではかつて墓石や庭石の加工用や建築加工用にダイヤモンド工具が多く使われてきたが、その加工地がアジアに移るとともに工具需要は大幅に減少した。しかしダイヤモンド工具が必要とされるフィールドそのものは広く製造業において拡大しているといえる。

 自動車部品ではエンジンの基幹部品での研削や切削、ガラスの面取りなどで活躍する。半導体製造工程ではインゴットをスライスし研削するウエハー製造工程からデバイス製造工程までさまざまな場面で使われる。世界中で普及が進んだスマートフォン一つをみても、本体加工からタッチパネル部やガラスパネル、内部の半導体基板など各要素部品の加工でダイヤモンド工具は使われている。

<次のページは、自動車向けに需要増える>

  • 1
  • 2
明 豊

明 豊
02月16日
この記事のファシリテーター

工具は日本のモノづくりの真骨頂。中堅・中小メーカーも多いが、中国企業などが虎視眈々と買収を試みているという話もある。絶対に死守すべき業界。

この記事にコメントする

清水 信彦
清水 信彦
02月16日
もともと工業用ダイヤそのものでは、日本は強くありません。強いのはデビアスとGE。中国にも大量に合成炉を備えたダイヤメーカーがある。工具メーカーも旭ダイヤとかアライドマテリアルといった大手が出てこないのは物足りない記事。

ファシリテーター紹介

記者・ファシリテーターへのメッセージ

この記事に関するご意見、ご感想
情報などをお寄せください。