JP2003012368A - 半導電性ジルコニア焼結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】常圧焼成にて安価に製作することができ、しか
も緻密なジルコニア焼結体とすることができ、その上、
耐熱性に優れ、かつジルコニアの持つ機械的特性を大き
く低下させることなく、静電気を適度な速度で逃がすこ
とが可能な半導電性ジルコニア焼結体を提供する。 【解決手段】酸化ジスプロシウム及び酸化セリウムの安
定化剤を含むジルコニアを６０〜９０重量％と、導電性
付与剤として、Ｆｅ，Ｚｎの酸化物のうち一種以上を１
０〜４０重量％の範囲で含有し、体積固有抵抗値が１０
³〜１０⁷Ω・ｍで、かつボイド占有面積率が１．５％以
下である半導電性ジルコニア焼結体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐熱性と半
導電性を備え、ジルコニアの持つ機械的特性を大きく低
下させることなく、常圧焼成にて緻密化することが可能
な半導電性ジルコニア焼結体に関するものであり、例え
ば、半導体装置、磁気ヘッド、電子部品や半導体装置等
の製造工程で使用される治工具、テープガイド、画像処
理装置に用いられる分離爪などの静電気除去作用を必要
とする用途に好適なものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、構造部品材料として使用されてい
るアルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等を主成
分とするセラミック焼結体は、高強度でかつ高硬度を有
するとともに、耐熱性や耐食性に優れることから、様々
な分野で使用されているが、特に優れた機械的強度や摺
動特性が要求されるような用途ではジルコニア焼結体が
用いられている。 【０００３】ところで、ジルコニア焼結体は高絶縁材料
であるため、半導体製造装置等で使用される搬送アーム
やウェハ把持用ピンセット等の治工具、あるいはプリン
タ等の画像形成装置において使用される分離爪、さらに
は磁気テープ等のテープ状体を搬送、案内するのに用い
られるテープガイドなど、静電気の除去作用が必要とさ
れる用途に使用するには、ジルコニア焼結体の体積固有
抵抗値（以下、単に抵抗値と略称する。）を１０⁷Ω・
ｍ以下とする必要があり、その為、ジルコニア焼結体に
導電性付与剤を含有させ、その抵抗値を小さくすること
が試みられている。 【０００４】例えば、特開昭６０−１０３０７８号公報
には、Ｙ₂Ｏ₃やＭｇＯで安定化したＺｒＯ₂を主体と
し、これに導電性付与剤としてＴｉＣ、ＴａＣ、ＷＣ等
の炭化物のうち少なくとも一種以上を含有させ、体積固
有抵抗値を０．００５〜６０×１０^-5Ω・ｃｍとした導
電性ジルコニア焼結体が開示されている。 【０００５】ところが、このような導電性ジルコニア焼
結体では、抵抗値が低すぎることから、静電気を逃がす
と一気に除去されるため、大気摩擦によって超高電圧の
放電が発生するといった課題があった。その為、例え
ば、上記導電性ジルコニア焼結体によりテープガイドを
形成し、磁気テープとの摺動に伴う静電気を除去しよう
とすると、磁気テープの記録内容が破壊される恐れがあ
った。 【０００６】また、このような導電性ジルコニア焼結体
を製造するには、非酸化性雰囲気中にて焼成しなければ
ならないことから特殊な装置が必要となり、さらに上記
導電性付与剤は原料自体が高価であることから製造コス
トが高くなるといった課題もあった。 【０００７】そこで、大気雰囲気中で焼成することがで
き、かつ適度な体積固有抵抗値を有する半導電性ジルコ
ニア焼結体として、特開平１０−２９７９６８号公報に
は、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ₂等の安定化剤を
含むＺｒＯ₂を６０〜９０重量％と、導電性付与剤とし
て、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒの酸化物のうち一種以上を
１０〜４０重量％含有した半導電性ジルコニア焼結体が
開示されており、この半導電性ジルコニア焼結体によれ
ば、酸化雰囲気中での焼成が可能で安価に製造でき、か
つジルコニアの持つ機械的特性を大きく低下させること
なく静電気を適度な速度で逃がすことができるといった
利点があった。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２９７９６８号公報に開示された半導電性ジルコ
ニア焼結体は、使用される周囲の温度条件により焼結体
中における単斜晶ジルコニアの含有量が増加し、構造部
品として信頼性が低下し易いといった課題があった。 【０００９】即ち、ＺｒＯ₂は、立方晶、正方晶、単斜
晶の３つの結晶形態をとることができ、このうち構造部
品としての機械的特性を維持するには安定な状態である
立方晶、あるいは準安定状態である正方晶であるものが
良いのであるが、ジルコニアは熱に弱く、特に１５０〜
３００℃程度の熱に曝されると、立方晶や正方晶の結晶
形態を有するジルコニアが相変態を起し、焼結体中にお
ける大半のジルコニアの結晶構造が単斜晶となるため、
強度や破壊靱性値等の機械的特性の低いジルコニア焼結
体となってしまい、構造部品として使用するには信頼性
の低いものであった。 【００１０】また、特開平１０−２９７９６８号公報に
開示された半導電性ジルコニア焼結体では、半導電性を
もたせるために導電性付与材を１０〜４０重量％も含有
させる必要があり、焼結体中にジルコニア以外の材質が
多く存在することから、常圧焼成では緻密化が難く、焼
結体中の気孔を少なくかつ小さくするには、ホットプレ
ス装置や熱間静水圧プレス装置等の特殊な焼成手段が必
要となり、安価に製造することができず、また、このよ
うな特殊な焼成手段は製品の大きさに制限があり、大型
構造部品や複雑形状を有する構造部品を製造することが
難しいといった課題もあった。 【００１１】 【発明の目的】本発明の目的は、優れた耐熱性と半導電
性を備え、ジルコニアの持つ機械的特性を大きく低下さ
せることなく、常圧焼成にて緻密化することが可能な半
導電性ジルコニア焼結体を安価に提供できるようにする
ことにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の半導電性ジルコニア焼結体は、酸化ジスプ
ロシウム及び酸化セリウムの安定化剤を含むジルコニア
を６０〜９０重量％と、導電性付与剤として、Ｆｅ、Ｚ
ｎの酸化物のうち一種以上を１０〜４０重量％の範囲で
含有した焼結体であって、この焼結体の体積固有抵抗値
が１０³〜１０⁷Ω・ｍで、かつボイド占有面積率が１．
５％以下であることを特徴とする。 【００１３】即ち、本発明の半導電性ジルコニア焼結体
は、導電性付与剤として、Ｆｅ、Ｚｎの酸化物のうち一
種以上を含有させるようにしたことから、これらの導電
性付与剤がジルコニア焼結体の粒界相を構成し、ジルコ
ニアのもつ強度を大きく低下させることなく焼結体の体
積固有抵抗値が１０³〜１０⁷Ω・mと、半導電性を持た
せることができる。 【００１４】その為、静電気を適度な速度で逃がすこと
ができるため、ジルコニア焼結体と当接する物体が電気
的な影響を受け易いものであっても、破壊することなく
静電気を除去することができる。 【００１５】しかも、上記導電性付与剤は、いずれも酸
化物であるため、酸化雰囲気中での焼成が可能であるこ
とから、焼成に特殊な装置を用いる必要がなく、また、
これらの導電性付与剤は安価に入手することができるた
め、容易にかつ安価に製造することができる。 【００１６】ただし、上記導電性付与剤の含有量が１０
重量％未満となると、抵抗値を下げる効果が小さく、逆
に、４０重量％より多くなると、抵抗値が１０³Ω・ｃm
未満となり、静電気が一気に逃げ易くなるために、大気
摩擦による超高電圧の放電が発生する恐れがあるととも
に、焼結体の機械的特性（曲げ強度、破壊勒性値、硬度
など）が大きく低下するため、ジルコニア本来の機械的
特性を発揮できなくなる。その為、導電性付与剤の含有
量は１０〜４０重量％、好ましくは２０〜３０重量％と
することが重要である。 【００１７】また、本発明の半導電性ジルコニア焼結体
は、主体をなすＺｒＯ₂として、酸化ジスプロシウムと
酸化セリウムの二種類の安定化剤で部分安定化したもの
を用いることを特徴とする。 【００１８】具体的には、酸化ジスプロシウムをＤｙ₂
Ｏ₃換算でＺｒＯ₂に対して０．５〜４．５ｍｏｌ％の範
囲で添加するとともに、酸化セリウムをＣｅＯ₂換算で
ＺｒＯ₂に対して２〜８ｍｏｌ％の範囲で添加し、かつ
酸化ジスプロシウムと酸化セリウムの合計含有量がＺｒ
Ｏ₂に対して６ｍｏｌ％以上の範囲で含有したものが良
く、これらの範囲で上記安定化剤を添加すれば、全ジル
コニア量に対する単斜晶以外のジルコニア（正方晶ジル
コニア及び立方晶ジルコニア）量を９５％以上とするこ
とができるため、導電性付与剤を含有したことによる強
度低下を抑え、曲げ強度６００MＰａ以上、破壊勒性値
５ＭＰａｍ^1/2以上、ビッカース硬度１１ＧＰａ以上
と、高強度、高靱性、高硬度を実現することができる。 【００１９】即ち、ジルコニアの結晶状態には立方晶、
正方晶、単斜晶の３つの状態があり、特に、正方晶ジル
コニアは外部応力に対し、応力誘軌変態を受けて単斜晶
ジルコニアに相変態し、この時に生じる体積膨張によっ
てジルコニアの周囲に微小なマイクロクラックを形成し
て外部応力の進行を阻止できるため、ジルコニア焼結体
の強度、靱性、硬度等の機械的特性を高めることができ
る。 【００２０】しかも、安定化剤として酸化ジスプロシウ
ムと酸化セリウムを上記範囲で含有することにより、１
２０〜３００℃程度の熱に曝したとしてもジルコニアの
相変態を抑え、全ジルコニア量に対する単斜晶以外のジ
ルコニア（正方晶ジルコニア及び立方晶ジルコニア）量
を９０％以上とすることができ、熱による機械的特性の
劣化を防止することができ、耐熱性に優れた半導電性ジ
ルコニア焼結体を得ることができる。 【００２１】さらに、驚くべきことに、安定化剤として
酸化ジスプロシウムと酸化セリウムを用いた本発明の半
導電性ジルコニア焼結体は、導電性付与剤を１０〜４０
重量％も含むものの、後述する常圧焼成によって緻密化
することができ、そのボイド占有面積率を１．５％以下
とすることができる。 【００２２】このように緻密化することができる理由に
ついては不明であるが、特開平１０−２９７９６８号公
報に開示する、安定化剤として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒの酸化物を用いた半導電性ジルコニア焼結体では達成
することができず、本発明のように、安定化剤として酸
化ジスプロシウムと酸化セリウムを用いた半導電性ジル
コニア焼結体に特有のものである。 【００２３】ただし、酸化ジスプロシウムと酸化セリウ
ムを安定化剤として含むＺｒＯ₂を用いたとしても、こ
のＺｒＯ₂の含有量が焼結体全体に対して６０重量％未
満となると、ジルコニア焼結体本来の機械的特性が得ら
れなくなり、また、ＺｒＯ₂の含有量が焼結体全体に対
して９０重量％を超えると、導電性付与剤の含有量が１
０重量％未満となり、半導電性を得ることができなくな
る。 【００２４】その為、本発明において、酸化ジスプロシ
ウムと酸化セリウムを安定化剤として含むＺｒＯ₂は、
６０重量％〜９０重量％の範囲で含有することが必要で
ある。 【００２５】また、本発明の半導電性ジルコニア焼結体
中には、原料粉末や製造工程から、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、
ＳｉＯ₂、Ｎａ、Ｆｅ等の不純物が混入する恐れがある
が、これらの不純物は焼結体全体に対して４重量％以下
の範囲であれば含有していても構わない。 【００２６】さらに、半導電性ジルコニア焼結体中にお
けるＺｒＯ₂の平均結晶粒子径は０．３〜１．０μm、好
ましくは０．４〜０．８μｍのものが良く、このような
範囲とすることで、上述したような機械的特性を得るこ
とができる。 【００２７】かくして、本発明の半導電性ジルコニア焼
結体を用い、半導体製造装置等で使用される薄肉の搬送
アームやウェハ把持用ピンセット等の治工具、あるいは
プリンタ等の画像形成装置において紙をローラから分離
するのに使用される分離爪、さらには磁気テープ等のテ
ープ状体を搬送、案内するのに用いられるテープガイド
等を形成すれば、短期間で摩耗したり、熱劣化を生じた
り、破揖することがないため、長期間にわたって使用す
ることができる。 【００２８】また、本発明の半導電性ジルコニア焼結体
はボイドが少ないことから、鏡面加工が要求される構造
部品ではより平滑で品質の高い鏡面が得られ、また、ボ
イドが少なくかつ小さいことから、塵埃等がボイドに溜
まることを防止することができ、塵埃等の付着を嫌う半
導体製造装置用の治工具やテープガイド等において好適
に用いることができる。 【００２９】なお、本発明において、ボイド占有面積率
とは、ニレコ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳによって測定し、０．
８μｍの大きさ以上のものをボイドとし、測定視野の面
積に対し、測定視野内に存在するボイドが占める割合の
ことである。 【００３０】また、ジルコニア焼結体中における全ジル
コニア量に対し、単斜晶以外のジルコニア量を算出する
には、Ｘ繰回折により単斜晶ジルコニアのＸ繰回折強度
と、正方晶ジルコニア及び立方晶ジルコニアのＸ繰回折
強度をそれぞれ測定し、数1により算出すれば良い。 【００３１】 【数１】 【００３２】次に、本発明に係る半導電性ジルコニア焼
結体の製造方法について説明する。 【００３３】本発明の半導電性ジルコニア焼結体を製造
するには、０．５〜１．０μmのＺｒＯ₂粉末と、安定化
剤としての酸化ジスプロシウム（Ｄｙ₂Ｏ₃）と酸化セリ
ウム（ＣｅＯ₂）の粉末、及び導電性付与剤として酸化
鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうち一種以上の
酸化物粉末を用いるか、あるいは焼成中にこれらの材料
に変化しうる水酸化物粉末や炭酸化粉末等を用い、安定
化剤を含むＺｒＯ₂が６０〜９０重量％、導電性付与剤
が１０〜４０重量％となるように調合し、これらを乾式
又は湿式で混合する。なお、湿式の場合はスプレードラ
イヤー等で乾燥造粒して顆粒を製作することもできる。
また、ＺｒＯ₂と安定化剤の混合において共沈法を用い
ても良く、この共沈法を用いれば、微細かつ均一に安定
化剤が分散されたＺｒＯ₂を得ることができる。 【００３４】そして、乾式による原料粉末や湿式による
顆粒を型内に充填し、メカプレス成形法やラバープレス
成形法等の公知の成形手段により所定の形状に成形する
か、あるいは湿式による泥しょうを押出成形法や射出成
形法、テープ成形法等の公知の成形手段により所定の形
状に成形したのち、酸化雰囲気中にて１〜３時間程度焼
成する。この時、焼成温度が１２５０℃未満であると完
全に焼結させることができず、１４００℃より高くなる
とシンターオーバーとなるために、いずれもジルコニア
焼結体の強度や硬度を高めることができない。その為、
１２５０〜１４００℃の温度で焼成することが重要であ
る。 【００３５】このような条件にて製作すれば、全ジルコ
ニア量に対する単斜晶以外のジルコニア量が９５％以上
となり、ボイド占有面積率が１．５％以下、曲げ強度６
００MＰａ以上、破壊靭性値５MＰａm^1/2以上、ビッカー
ス（Ｈｖ）硬度１１ＧＰａ以上を有するとともに、１０
³〜１０⁷Ω・ｍの体積固有抵抗値を有する半導電性ジル
コニア焼結体を得ることができ、また、緻密化するにあ
たりホットプレス装置や熱間静水圧プレス装置のような
高価な装置を必要とせず安価にかつ容易に製造すること
ができる。 【００３６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。 【００３７】平均粒子径０．８μｍのＺｒＯ₂粉末に対
し、Ｄｙ₂Ｏ₃粉末を１．５ｍｏｌ％とＣｅＯ₂粉末を
６．０ｍｏｌ％添加するとともに、導電性付与剤として
Ｆｅ₂Ｏ ₃粉末を３０重量％添加し、さらにバインダーと
溶媒を加えて混練乾燥することにより顆粒を製作した。
そして、この顆粒を金型中に充填してメカプレス成形法
により１．０ｔｏｎ／ｃｍ²のプレス圧にて所定の形状
に成形し、しかるのち、１３００℃の大気雰囲気中にて
２時間程度焼成することによりジルコニア焼結体を得
た。 【００３８】そして、このジルコニア焼結体をＸ繰回折
により単斜晶ジルコニアのＸ繰回折強度と正方晶ジルコ
ニア及び立方晶ジルコニアのＸ線回折強度をそれぞれ測
定し、全ジルコニア量に対する単斜晶以外のジルコニア
量を数１より算出したところ９９％が単斜晶以外のジル
コニアであった。 【００３９】また、上記ジルコニア焼結体を３ｍｍ×４
ｍｍ×５０ｍｍの角柱となるように切削した後、表面を
算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μmとなるように研磨し
て試料を作製し、この試料をＪＩＳ Ｒ１６０１に基づ
く３点曲げ試験により曲げ強度と破壊靭性値を測定した
ところ、曲げ強度８４３MＰａ、破壊靭性値５．６MＰａ
ｍ^{l / 2}を有していた。そして、試料表面のボイド占有面
積率をニレコ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳにて倍率を１００倍と
し、演算処理にて求めたところ、１．５％以下の値とな
った。 【００４０】また、別に切り出した試料を用意し、ビッ
カース硬度（Ｈｖ）を測定したところ１２．３ＧＰａを
有しており、さらに別の試料を４端子法にて、体積固有
抵抗値を測定したところ、３．６×１０⁴Ω・ｍであっ
た。そこで、静電気の除去具合を見るために、２．５ｍ
ｍ×６ｍｍ×４０ｍｍの角柱をしたジルコニア焼結体を
用意し、一方端に１０００Ｖの電圧を印加し、他方端に
おける電圧値が１００Vとなるまでの降下時間を測定し
たところ、０．１〜２０秒の時間を要し、大気摩擦によ
る放電を生じることなく適度な速度で静電気を逃がすこ
とができ良好であった。 【００４１】また、ジルコニア焼結体の緻密度合いを調
べるため、アルキメデス法により見掛比重を測定したと
ころ５．９と十分に緻密化されていた。 【００４２】さらに、このジルコニア焼結体の耐熱性を
調べるため、別に切り出したジルコニア焼結体を３ｍｍ
×４ｍｍ×５０ｍｍの角柱に切削した後、表面を算術平
均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以下に研摩して試料を作製
し、大気雰囲気中で１３６℃まで加熱し、６５００ｍｉ
ｎの加熱時間で熱処理を行なった後、単斜晶以外のジル
コニア量、曲げ強度、破壊靭性値、ビッカース硬度、体
積固有抵抗値、ボイド占有面積率を測定したところ、単
斜晶以外のジルコニア量：９８．３％、曲げ強度７５８
ＭＰａ、破壊靭性値５．３MＰａｍ^{l / 2}、ビッカース硬度
１２．４ＧＰａ、体積固有抵抗値３．５×１０⁴Ω・
ｍ、ボイド占有面積率１．０％と、熱処理前と比較して
特性劣化が見られず、１２０〜３００℃の熱に対しても
優れた耐熱性を有するものであった。 【００４３】 【実験例】（実施例１）ここで、上記実施形態における
ジルコニア焼結体において、導電性付与剤である酸化鉄
（Ｆｅ₂Ｏ₃）の含有量を異ならせた時の機械的特性（曲
げ強度、破壊靭性値、ビッカース硬度）と電気的特性
（体積固有抵抗値及び静電気の除去具合）について測定
した。 【００４４】なお、機械的特性と電気的特性については
実施形態と同様の方法にて測定した。また、比較のため
に、安定化剤としてＹ₂Ｏ₃を３ｍｏｌ％含むジルコニア
に対し、導電性付与剤として鉄をＦｅ₂Ｏ₃換算で１０，
３０，４０重量％含有させた半導電性ジルコニア焼結体
を製作し、同様の測定を行った。 【００４５】それぞれの結果は表１に示す通りである。 【００４６】 【表１】 【００４７】この結果、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）の含有量が
１０重量％未満である試料Ｎｏ．１，２は、ジルコニア
の持つ優れた機械的特性を有していたものの、体積固有
抵抗値が１０¹⁰Ω・ｍ以上と絶縁性が高いために、静電
気の除去効果が得られなかった。 【００４８】また、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）の含有量が４０
重量％より多い試料Ｎｏ．７，８では、機械的特性の低
下が見られ、曲げ強度６００MＰａ未満、破壊勒性値５M
Ｐａｍ^{l / 2}未満、ビッカース硬度（Ｈｖ）１１ＧＰａ未
満であった。しかも、Ｆｅ₂Ｏ ₃の含有量が多すぎるため
に、体積固有抵抗値が１０²Ω・ｍまで低下した結果、
静電気が一気に逃げてしまうといった問題もあった。 【００４９】これに対し、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）の含有量
が１０〜４０重量％の範囲にある試料Ｎｏ．３〜６及び
試料Ｎｏ．９〜１１は、その体積固有抵抗値を１０³〜
１０⁷Ω・ｍとすることができるため、静電気を適度な
速度で逃がすことができ、優れた静電気除去効果を有す
るとともに、いずれも曲げ強度６００ＭＰａ以上、破壊
勒性値５ＭＰａｍ^{l / 2}以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）９
ＧＰａ以上と優れた機械的特性を有していた。 【００５０】ただし、ジルコニアの安定化剤としてＹ₂
Ｏ₃を用いた試料Ｎｏ．９〜１１は、同じ導電性付与剤
の含有量を有する試料Ｎｏ．３，５，６と比較すると、
ボイド占有面積率が大きく、緻密化されてなかった。 【００５１】これに対し、ジルコニアの安定化剤として
Ｄｙ₂Ｏ₃とＣｅＯ₂を用いた試料Ｎｏ．３，５，６は、
ボイド占有面積率がいずれも１．５％以下と緻密化され
たものであった。 【００５２】この結果、ジルコニアの安定化剤として酸
化ジスプロシウム（Ｄｙ₂Ｏ₃）と酸化セリウム（ＣｅＯ
₂）を用いるとともに、導電性付与剤である酸化鉄（Ｆ
ｅ₂Ｏ ₃）を１０〜４０重量％の範囲で含有量すれば、ジ
ルコニアの持つ機械的特性を大きく低下させることな
く、優れた静電気除去効果を有する緻密化された半導電
性ジルコニア焼結体が得られることが判る。 【００５３】さらに、耐熱性について調べるため、試料
Ｎｏ．３，５，６，９〜１１のジルコニア焼結体を用
い、各焼結体を３ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの角柱に切削
した後、その表面を算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ
以下となるように研磨して試料片を作製し、各試料片を
大気雰囲気中で１３６℃まで加熱した状態で、６５００
分加熱した後、各試料片の単斜晶以外のジルコニア量、
曲げ強度、破壊靭性値、ビッカース硬度、体積固有抵抗
値、ボイド占有面積率を測定したところ、表１より判る
ように、ジルコニアの安定化剤としてＹ₂Ｏ₃を用いた試
料Ｎｏ．９〜１１は、加熱処理によってジルコニア焼結
体中における単斜晶以外のジルコニア量が大幅に減少し
（単斜晶ジルコニアの増加）、それに伴い、曲げ強度及
び破壊靱性値が大きく低下するとともに、表面粗さの劣
化も認められた。 【００５４】これに対し、ジルコニアの安定化剤として
酸化ジスプロシウム（Ｄｙ₂Ｏ₃）と酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ₂）を用いた試料Ｎｏ．９〜１１は、熱処理前後にお
いて機械的特性、電気的特性、静電気除去具合、及び緻
密度合いに関して大きな変化が殆どなく、耐熱性に優れ
ていた。 【００５５】この結果、ジルコニアの安定化剤として酸
化ジスプロシウムと酸化セリウムを用い、このジルコニ
アに対して導電性付与剤である鉄をＦｅ₂Ｏ₃換算で１０
〜４０重量％の範囲で含有すれば、常圧焼成にもかかわ
らず、緻密なジルコニア焼結体とすることができるとと
もに、その体積固有抵抗値を１０³〜１０⁷Ω・ｍとし、
静電気を適度な速度で逃がすことができ、さらには曲げ
強度が６００ＭＰａ以上、破壊勒性値が５ＭＰａｍ^{l / 2}
以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１１ＧＰａ以上と優れ
た機械的特性を得ることができる。しかも、耐熱性に優
れることから、１２０〜３００℃程度の熱に曝されたと
しても機械的特性や電気的特性が劣化することがない。 （実施例２）次に、導電性付与剤として酸化鉄（Ｆｅ₂
Ｏ₃）に代えて酸化亜鉛を用いる以外は実施例１と同様
の実験を行った。 【００５６】結果は表２に示す通りである。 【００５７】 【表２】 【００５８】この結果、導電性付与剤として酸化鉄（Ｆ
ｅ₂Ｏ₃）に代えて酸化亜鉛を用いたとしても実施例１と
同様の傾向が見られ、ジルコニアの安定化剤として酸化
ジスプロシウムと酸化セリウムを用い、このジルコニア
に対して導電性付与剤である亜鉛をＺｒＯ換算で１０〜
４０重量％の範囲で含有すれば、常圧焼成にもかかわら
ず、緻密なジルコニア焼結体とすることができるととも
に、その体積固有抵抗値を１０³〜１０⁷Ω・ｍとし、静
電気を適度な速度で逃がすことができ、さらには曲げ強
度が６００ＭＰａ以上、破壊勒性値が５ＭＰａｍ^{l / 2}以
上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１１ＧＰａ以上と優れた
機械的特性を有していた。しかも、耐熱性に優れること
から、１２０〜３００℃程度の熱に曝されたとしても機
械的特性や電気的特性が劣化することがなかった。 【００５９】 【発明の効果】以上のように、本発明の半導電性ジルコ
ニア焼結体は、酸化ジスプロシウム及び酸化セリウムの
安定化剤を含むジルコニアを６０〜９０重量％と、導電
性付与剤として、Ｆｅ，Ｚｎの酸化物のうち一種以上を
１０〜４０重量％の範囲で含有した焼結体であって、こ
の焼結体の体積固有抵抗値が１０³〜１０⁷Ω・ｍで、か
つボイド占有面積率が１．５％以下であるように、常圧
焼成にもかかわらず、緻密なジルコニア焼結体とするこ
とができ、また、ジルコニアの持つ機械的特性を大きく
低下させることなく、静電気を適度な速度で逃がすこと
ができる。その為、この半導電性ジルコニア焼結体によ
り、半導体製造装置で使用される搬送アームやりェハ把
持用ピンセット等の治工具、あるいはプリンタ等の画像
形成装置において使用される分離爪、さらには磁気テー
プ等のテープ状体を搬送、案内するのに用いられるテー
プガイド等を形成すれば、静電気による悪影響を受ける
ことがなく、また、短期間で摩耗したり、破揖すること
がないため、長期間にわたって好適に使用することがで
きる。しかも、上記半導電性ジルコニア焼結体は耐熱性
にも優れることから、熱に曝されるような用途であって
も機械的特性や電気的特性の劣化がないことから長期間
にわかって使用することができる。 【００６０】その上、上記半導電性ジルコニア焼結体
は、酸化雰囲気中での焼成が可能であるため、ホットプ
レス装置や熱間静水圧プレス装置のような特殊な装置を
必要とせず、さらに、本発明で使用する導電性付与剤は
原料自体が安価に入手できるため、安価にかつ容易に製
造することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】酸化ジスプロシウム及び酸化セリウムの安
   定化剤を含むジルコニアを６０〜９０重量％と、導電性
   付与剤として、Ｆｅ、Ｚｎの酸化物のうち一種以上を１
   ０〜４０重量％の範囲で含有した焼結体であって、該焼
   結体の体積固有抵抗値が１０³〜１０⁷Ω・ｍで、かつボ
   イド占有面積率が１．５％以下であることを特徴とする
   半導電性ジルコニア焼結体。