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 画像 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

インバウンド・地域活性

 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。

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自動車向けに需要増える
 ダイヤモンド工具メーカーもニーズの変化に合わせた商品戦略や新規開拓に取り組んでいる。老舗メーカーの一つ、京浜工業所(東京都品川区)では自動車向けや電子部品向けなど多様な商品をそろえる。主力の自動車関連では「シリンダーブロック、ピストンなど自動車エンジン部品は強度が高く緻密化した素材が使われるようになり、ダイヤモンドやcBN工具に求められるものも変わってきている」(内田亨副社長)。ホーニング加工用砥石などで需要が増加しているという。

 また同社では液晶関連向けに超精密単結晶ダイヤモンドバイトを開発。バックライトシステムで使用されるシートの集光率を向上させるのに必須となる加工に用いられるもので、ナノレベルの制御により高精彩モニターの映像品質向上や省エネ化が可能になる。「モノづくり補助金などを生かし最新測定機器などの設備も整えており、顧客先の要望に丁寧に応えていきたい」(内田由美子社長)と強調する。

 国内で初めてダイヤモンド工具メーカーとして創業した日本ダイヤモンド(横浜市都筑区)では、2012年に三菱マテリアルから事業譲渡したホイール関連の精密研削用製品の売上比率が上昇。近年では従来の主力だった土木建築や耐火物用向け工具を上回るようになっている。

 2014年の日本国際工作機械見本市(JIMTOF)で発表した新メタルボンド超砥粒ホイールは、研削速度が早く高剛性な工作機械が登場するのに合わせて開発。「切れ味と長寿命を兼ね備え重研削でも安定した精度で加工できる」(正富宏明社長)ことから評価されているという。

 「顧客と一緒になって推奨ダイヤモンド工具と最適な加工条件を見つける技術提案型営業を活発化させている」(同)とし、国内外での受注に積極的だ。 

 ダイヤモンド工具業界ではこうした付加価値の高い製品開発と積極的な販路開拓により、新たなダイヤモンド工具市場を切り開いている。

 工具メーカーが加盟する団体のダイヤモンド工業協会でも「化学物質規制などきめ細かな情報を収集しつつ、会員がスムーズに生産活動を行えるよう情報提供していきたい」(武藤隆事務局長)と、サポートに注力する。

輸出伸びる。海外へ高精度品をいかに供給できるか
 ダイヤモンド工具市場全体の生産動向を見てみる。経済産業省の生産動態統計調査の機械統計では、2015年の国内ダイヤモンド工具生産額が前年比1・0%増の701億4300万円、cBN工具は同5・4%増の253億7500万円。合わせて955億円規模の市場になっている。

 これらの構成の多くを占める研削ホイール、切削工具などを中心に設備投資が活発な機械や自動車関連での需要拡大が近年の生産額を押し上げている。

 また財務省の貿易統計では15年の輸出額が前年比6・9%増の504億円となっており、国内生産品の多くが輸出され海外で使われている。メーカーにとっては増える海外市場に高精度品をいかに提供していくかが今後の大きなテーマだ。

 省エネや安全、超精密といった、時代が求める産業では、ダイヤモンドやcBN工具の役割はますます重要になるとみられる。それに合わせ、メーカーの製品開発と市場開拓が続けられている。

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

《ニュースイッチ by 日刊工業新聞》

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