JP2002060277A - コーティング層を有するセラミックス焼成用道具材 - Google Patents

コーティング層を有するセラミックス焼成用道具材

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JP2002060277A
JP2002060277A JP2000289600A JP2000289600A JP2002060277A JP 2002060277 A JP2002060277 A JP 2002060277A JP 2000289600 A JP2000289600 A JP 2000289600A JP 2000289600 A JP2000289600 A JP 2000289600A JP 2002060277 A JP2002060277 A JP 2002060277A
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zirconia
firing
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coating layer
porosity
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JP2000289600A
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Toshiya Kishimoto
敏也 岸本
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OSAKA YOGYO FIRE BRICK
Yotai Refractories Co Ltd
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OSAKA YOGYO FIRE BRICK
Yotai Refractories Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミック製品との反応が少なく、繰返し使用
しても剥離が発生しにくい、耐久性に優れたジルコニア
コーティング層を備えたセラミックス焼成用道具材を提
供する。 【解決手段】セラミックス焼成用道具材の基材表面にジ
ルコニアコーティング材を噴霧した後、焼成することに
より、コーティング表面の算術平均粗さ(Ra)が15
μm以上44μm以下で、コーティング層全体の空隙率
が50%以上69%以下であるジルコニアコーティング
層を形成する。 【効果】焼成されるセラミックス製品との反応が低減さ
れ、繰返し使用における耐剥離性が改善され、焼成用道
具材の耐久性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス製品、特
にはセラミックコンデンサー、フェライト等の電子工業
用セラミック素子を焼成するために用いられる匣鉢、棚
板、セッター等のセラミックス焼成用道具材に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話やパソコン等の普及により需要
が急増しているセラミックコンデンサー、フェライト等
のセラミック製品を焼成する場合、成形体を該セラミッ
ク製品との反応が少ないジルコニアコーティングを施し
た焼成用道具材の上に並べて1200〜1400℃で焼
成することが行なわれている。その際、該セラミック製
品に雰囲気ガスが均一に触れるとともに、均一に加熱さ
れることが重要である。
【0003】上記のジルコニアコーティングを施した焼
成用道具材としては、ジルコニアを基材上に溶射する方
法によるものとジルコニアを基材上に付着させた後、焼
成する方法によるものがある。ジルコニアを溶射する方
法によるものは、電融ジルコニア粉末を溶射するため、
耐反応性に優れ、そのコーティング表面の算術平均粗さ
(Ra)は15μm程度で反応上問題なく、また基材に
強力に付着しているため、空隙率が20%程度でも剥離
しにくく、広く利用されている。一方、ジルコニアコー
ティング材を付着させた後、焼成することによりコーテ
ィング層を形成した焼成用道具材のコーティング表面の
算術平均粗さ(Ra)は、10μm未満であり、その多
くは5〜6μmである。これら従来の焼成によるジルコ
ニアコーティング層の構造としては、微粉のみで構成さ
れたものや骨材と微粉とを組合せた粒度構成のものがあ
り、その空隙率は30%程度である。特に空隙率を35
%程度に高くし、加熱冷却に伴なう膨張収縮による応力
を緩和し、耐剥離性を向上させたものもある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】焼成によりジルコニア
コーティング層を形成する方法は、溶射に比べコストが
低いため好ましいのであるが、溶射によるものと同等の
耐反応性および耐久性が得られていないという問題があ
る。ジルコニアを付着させた後、焼成してコーティング
層を形成した焼成用道具材では、コーティング表面の算
術平均粗さ(Ra)が小さいと、該セラミック製品との
接触面が多いため反応が生じやすく、また空隙率が低い
と、基材との付着力も弱いため剥離しやすいという問題
がある。空隙率を高めるためにジルコニアコーティング
層に、焼結性の低い電融ジルコニアの粗粒と電融ジルコ
ニアの超微粉とを組合せて空隙率を高くすることが行な
われているが、焼結性が低いためコーティング層の強度
が小さくボロツキを生じる。コーティング層の強度を高
めるためにジルコニアの超微粉のみを使用して空隙率の
低いコーティング層を作ると基材との熱膨張率の差によ
って剥離を生じ、十分な耐用が得られない問題がある。
【0005】一方、従来の焼成によるジルコニアコーテ
ィング層に比べて耐反応性および耐久性に優れていると
される溶射によるジルコニアコーティング層でも、使用
回数を重ね該セラミック製品成分が浸透すると、反応が
進んで剥離し、基材が使用可能である状態で廃却となっ
ている。ジルコニアを溶射する方法では溶融した粒子が
高速で基材に当り粒子が扁平になるため、コーティング
表面の算術平均粗さ(Ra)を15μm以上にすること
は困難である。本発明は、上記問題点を解決するもので
あり、該セラミック製品との反応を低減し、繰り返し使
用した場合にもコーティング層の剥離が発生しにくく、
耐久性に優れたセラミックス焼成用道具材を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、セラミック製品を焼成するために使用す
る道具材において、該焼成用道具材の基材表面にジルコ
ニアコーティング材を噴霧した後、焼成することによ
り、コーティング表面の算術平均粗さ(Ra)が15μ
m以上44μm以下で、空隙率が50%以上69%以下
であるジルコニアコーティング層を形成することを要旨
とする。
【0007】
【作用】本発明においては、ジルコニアコーティング材
を基材に噴霧した後、焼成することでコーティング表面
の算術平均粗さ(Ra)が15μm以上44μm以下
で、空隙率が50%以上69%以下のジルコニアコーテ
ィング層を形成することによって該セラミック製品との
耐反応性と耐剥離性を向上させることができる。ジルコ
ニアコーティング層の算術平均粗さ(Ra)が15μm
未満ではセラミック製品との接触面が多いため反応しや
すくなるとともに、空隙率が50%未満となり加熱、冷
却の繰返しによる剥離を生じやすいこと、また、算術平
均粗さ(Ra)が45μm以上では空隙率が70%以上
と高くなりジルコニア粒子の結合力が弱くなるためボロ
ツキを生じ、耐久性が劣ることを実験の結果見出した。
【0008】次に、本発明の焼成用道具材について詳細
に説明する。ジルコニアコーティング層には焼結性に優
れた湿式法による超微粉高純度ジルコニア粉末を含むこ
とが望ましく、ジルコニア粒子を強固に焼結させること
ができ、空隙率が大きくてもボロツキを生じることがな
く、耐久性に優れた焼成用道具材が得られる。ジルコニ
アコーティング層は、電融ジルコニアと超微粉高純度ジ
ルコニアによって構成され、超微粉高純度ジルコニアの
含有量は、十分な結合力を得るためにコーティング層全
体の5重量%以上が望ましい。超微粉高純度ジルコニア
としては、共沈法や加水分解法等の湿式処理によって得
られたジルコニウム化合物を400〜1000℃で仮焼
して得られる比表面積が5〜20m/gの安定化およ
び未安定化ジルコニア等があり、1400℃で3時間以
上焼成することにより十分に焼結する。したがって、基
材にジルコニアを噴霧、乾燥後1400℃以上で焼成す
ることによってジルコニア粒子が基材に強固に焼付き、
ボロツキが生じにくいジルコニアコーティング層が得ら
れる。
【0009】次に、本発明のセラミックス焼成用道具材
の製造方法について説明する。まず、本発明の焼成用道
具材の基材としては、アルミナ質、アルミナ−シリカ
質、炭化珪素−シリカ質、炭化珪素−窒化珪素質等、通
常セラミックス焼成用道具材に使用される材質が使用で
きる。基材の製造方法としては、原料粉末を混合、混練
後、プレス又は鋳込み等により成形し、乾燥後焼成す
る。焼成後の基材はブラスト等の表面処理を特には行わ
ない。そのため基材の粒度構成等により、基材表面の算
術平均粗さ(Ra)が異なるが、通常電子工業用セラミ
ックス焼成用道具材の基材表面の算術平均粗さ(Ra)
は10μm未満でありその多くは5〜6μmである。次
に、本発明にかかるコーティング層の製造方法について
説明する。電融ジルコニアと超微粉高純度ジルコニアと
液体バインダーを混合してスラリー化した後、スプレー
ガンにて基材表面にコーティング材を顆粒状に噴霧し、
顆粒を堆積させながらコーティング層を形成する。その
際、基材とスプレーガンとの距離を変化させることによ
ってコーティング表面の算術平均粗さ(Ra)を調整す
ることができ、同時にコーティング層の空隙率も調整す
ることができる。すなわち、基材とスプレーガンとの距
離が遠いほど、コーティング層内部の空隙率は高くなっ
て表面の算術平均粗さ(Ra)は大きくなり、近いほど
空隙率は低くなって算術平均粗さ(Ra)は小さくな
る。したがって、その距離が近すぎると、コーティング
材が基材に顆粒状に付着せずスラリー化してコーティン
グ表面が平滑になり、空隙率は低くなってしまう。ただ
し、基材とスプレーガンとの距離はノズル径や基材の吸
水性他の条件によって変化するので、それらの条件を考
慮しながら噴霧距離を決定する。基材上にコーティング
材を顆粒状に噴霧した後、焼成すると、ジルコニアコー
ティング層の算術平均粗さ(Ra)を大きくすることが
でき、該セラミック製品との接触面が少なくなるため反
応しにくくなり、同時に空隙率を高くすることにより耐
熱衝撃性が向上し、繰り返し使用してもジルコニアコー
ティング層の剥離が発生しにくく、耐久性に優れたセラ
ミックス焼成用道具材を得ることができる。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明の特徴
とするところをより一層明確にする。
【0011】(実施例1〜4)通常の耐火物を製造する
のと同様の方法で、混合、混練し、150×150×5
mmの形状に成形後、1700℃で5時間焼成して、算
術平均粗さ(Ra)が5μmであるアルミナ−シリカ質
(Al90重量%,SiO10重量%)基材を
製造した。次に粒径5〜15μmの電融イットリア安定
化ジルコニア粉末(ZrO92重量%,Y8重
量%)70重量%と粒径0.1〜1μmの共沈法による
高純度イットリア安定化ジルコニア粉末(ZrO95
重量%,Y5重量%)30重量%の割合で混合
し、これに5%PVA水溶液を加えてスラリー化しコー
ティング材とした。このコーティング材を上記基材上に
異なる距離から噴霧し、表面の算術平均粗さ(Ra)が
15μm、20μm、30μm、44μmのジルコニア
層を形成した。そして乾燥後に1500℃で5時間焼成
して厚さ0.2mmのジルコニアコーティング層を形成
させ、セラミックス焼成用道具材を作製した。これらの
耐剥離性を調べるため、ジルコニアコーティング上にチ
タン酸バリウムの成形体を載置し、1300℃で加熱
後、室温までの強制空冷を200回繰返しコーティング
層の状態を調べた。表1に上記実施例1〜4についての
耐剥離性を調べた結果を示す。なお、空隙率はコーティ
ング層の厚みを測定し、付着しているコーティング層の
ジルコニア重量と付着面積からジルコニアコーティング
層のかさ密度を求め、求めたかさ密度をジルコニアの比
重6で除することによって求めた。また、コーティング
層の算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601−
1994に従って測定した。
【0012】(比較例1〜4)比較のため実施例1〜4
と同様の方法でコーティング表面の算術平均粗さ(R
a)が5μm、14μm、45μm、53μmで空隙率
がそれぞれ30%、49%、70%、73%であるジル
コニアコーティング層を形成させ、これを比較例1〜4
とした。なお、表1に比較例1〜4についての耐剥離性
を調べた結果を示す。
【0013】
【表1】
【0014】表1に示すように、噴霧条件を変えて、基
材上に噴霧し、乾燥後焼成すると、ジルコニアコーティ
ング表面の算術平均粗さ(Ra)は15μm、20μ
m、30μm、44μmであり、空隙率はそれぞれ50
%、60%、65%、69%であった実施例1〜4で
は、算術平均粗さ(Ra)が5μm、14μmで空隙率
がそれぞれ30%、49%の比較例1、比較例2に比べ
て反応が生じにくく、熱サイクルによる耐剥離性が向上
しており、また算術平均粗さ(Ra)が45μm、53
μmで空隙率がそれぞれ70%、73%の比較例3、比
較例4のようなボロツキがなく、耐久性に優れているこ
とがわかる。
【0015】(実施例5)SiC純度が99%以上であ
る炭化珪素原料を配合し、バインダーと混合、混練後、
250×250×5mmの形状にプレス成形し、乾燥
後、大気中1400℃で5時間焼成し、算術平均粗さ
(Ra)が7μmである炭化珪素−シリカ質(SiC9
2重量%,SiO8重量%)基材を作製した。次に、
アルミナ粉末にバインダーを加えて混合しスラリーとし
た後、上記基材上に噴霧し、厚さ0.1mmのアルミナ
層を形成した後、乾燥させた。さらに電融のカルシア安
定化ジルコニア(ZrO96重量%,CaO4重量
%)90重量%と粒径0.1〜1.0μmの高純度イッ
トリア安定化ジルコニア(ZrO87重量%,Y
8重量%)10重量%の割合で配合し、これに5%P
VA水溶液を加えて8時間混合しコーティング材とし
た。このジルコニアコーティング材を上記アルミナコー
ティング層の上に噴霧し、コーティング表面の算術平均
粗さ(Ra)が20μmで空隙率が60%である厚さ
0.3mmのジルコニアコーティング層を形成させた
後、1400℃で5時間焼成し焼成用道具材を作製し
た。このジルコニアコーティング上にフェライトコアの
素地を載置し、1350℃での焼成を100回繰返した
が、コーティング層の剥離は見られず、また、フェライ
トコアのジルコニアコーティング層との接触面における
異常粒成長は見られず、良好な耐反応性を示した。
【0016】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、焼成用道具材を構成する基材の材質(ア
ルミナ質、アルミナ−シリカ質、炭化珪素−シリカ質
等)、ジルコニアコーティング層の安定化ジルコニアの
安定化剤(CaO、Y、CeO等)の種類およ
び安定化率などに関し、本発明の要旨の範囲内で、応用
が可能である。
【0017】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明のセラミッ
クス焼成用道具材は、基材表面にジルコニアコーティン
グ材を噴霧した後、焼成し、コーティング表面の算術平
均粗さ(Ra)が15μm以上44μm以下で、コーテ
ィング層全体の空隙率が50%以上69%以下であるジ
ルコニアコーティング層を形成することにより、焼成さ
れるセラミック製品との反応が低減され、繰返し使用に
おける耐剥離性が改善され、焼成用道具材の耐久性を向
上させることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基材表面にジルコニアコーティング材を噴
    霧した後、焼成して成るセラミックス焼成用道具材にお
    いて、該コーティングの算術平均粗さ(Ra)が15μ
    m以上44μm以下であることを特徴とするセラミック
    ス焼成用道具材。
  2. 【請求項2】基材表面にジルコニアコーティング材を噴
    霧した後、焼成して成るセラミックス焼成用道具材にお
    いて、該コーティング層の空隙率が50%以上69%以
    下であることを特徴とするセラミックス焼成用道具材。
JP2000289600A 2000-08-19 2000-08-19 コーティング層を有するセラミックス焼成用道具材 Pending JP2002060277A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004026791A1 (ja) * 2002-09-18 2004-04-01 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. 電子部品焼成用治具

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004026791A1 (ja) * 2002-09-18 2004-04-01 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. 電子部品焼成用治具

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