JP2003261376A - Zirconia sintered compact and method of producing the same - Google Patents

Zirconia sintered compact and method of producing the same

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JP2003261376A
JP2003261376A JP2002059874A JP2002059874A JP2003261376A JP 2003261376 A JP2003261376 A JP 2003261376A JP 2002059874 A JP2002059874 A JP 2002059874A JP 2002059874 A JP2002059874 A JP 2002059874A JP 2003261376 A JP2003261376 A JP 2003261376A
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JP
Japan
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zirconia sintered
sintered body
zirconia
tio
imparting agent
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JP2002059874A
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Japanese (ja)
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Kazuo Hara
一雄 原
Shoichi Tsuruta
彰一 鶴田
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Publication date
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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductive zirconia sintered compact capable of releasing static electricity at an appropriate rate without significantly lowering mechanical characteristics of zirconia. <P>SOLUTION: The zirconia sintered compact contains 80 to 90 wt.% ZrO<SB>2</SB>including a stabilizer and at least 5 to 20 wt.% TiO<SB>2</SB>as an electroconductivity imparting agent, and has a specific volume resistivity of 10<SP>6</SP>to 10<SP>10</SP>Ω×cm. The semiconducting zirconia sintered compact having a specific volume resistivity of 10<SP>6</SP>to 10<SP>10</SP>Ω×cm is formed by incorporating 5 to 20 wt.% TiO<SB>2</SB>as an electroconductivity imparting agent into 80 to 90 wt.% ZrO<SB>2</SB>including the stabilizer, then subjecting the resulting mixture to oxidative firing, and further subjecting to reductive firing under an Ar atmosphere of normal pressure or a high pressure using HIP. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度を維持しな
がら半導電性を有するジルコニア焼結体に関するもので
あり、具体的には、半導体装置、磁気ヘッド、電子部品
等の製造工程で使用する治工具や、テープガイド、画像
形成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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconia sintered body having semiconductivity while maintaining high strength. Specifically, it is used in the manufacturing process of semiconductor devices, magnetic heads, electronic parts and the like. It is suitable for applications requiring static electricity removal action such as jigs and tools, tape guides, and separating claws used in image forming apparatuses.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a ceramic sintered body containing alumina, zirconia, silicon nitride, silicon carbide, etc. as a main component, which has been used as a material for structural parts, has high strength and high hardness as well as heat resistance and corrosion resistance. The zirconia sintered body is used in various fields because of its excellent heat resistance. However, the zirconia sintered body is used in applications where particularly excellent mechanical strength and sliding characteristics are required.

【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、あるいはプリンタなどの画
像形成装置において使用される分離爪、さらには磁気テ
ープなど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、電子部品のテーピング包装装置の駆動キ
ャリヤなど、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を「1
6〜1010Ω・cm」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、抵抗値を
小さくすることが試みられている。
By the way, since the zirconia sintered body is a highly insulating material, a carrier arm used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a wafer holding tweezers, a separation claw used in an image forming apparatus such as a printer, and a magnetic material. For use in applications where static electricity removal is required, such as tape guides used to convey and guide tape-shaped bodies such as tapes, drive carriers for taping packaging equipment for electronic components, etc. Set the volume resistivity to "1.
0 6 to 10 10 Ω · cm ”, and therefore,
Attempts have been made to reduce the resistance value by incorporating a conductivity-imparting agent into the zirconia sintered body.

【0004】例えば、特開平10−297968号公報
には、Y23 ,MgO,CaO,CeO等で安定化し
たZrO2 を主体とし、これに導電性付与剤として重金
属酸化物となる、Fe,Co,Ni,Crの酸化物のう
ち少なくとも1種以上を含有してなり、体積固有抵抗値
を105〜109Ω・cmとした半導電性ジルコニア焼結
体が開示されている。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 10-297968, ZrO 2 stabilized with Y 2 O 3 , MgO, CaO, CeO or the like is used as a main component, and a heavy metal oxide as a conductivity-imparting agent is added to Fe. , Co, Ni, and Cr oxides are contained, and a semiconductive zirconia sintered body having a volume resistivity of 10 5 to 10 9 Ω · cm is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記半導電性ジルコニ
ア焼結体は、導電性付与剤として、重金属酸化物(F
e,Co,Co,Crの酸化物)を利用するため、半導
体並びに電子部品などの製造に関る製造装置や治工具類
などへ、不純物して問題となる重金属酸化物が混入する
可能性あった。
The above-mentioned semiconductive zirconia sintered body is a heavy metal oxide (F) as a conductivity-imparting agent.
(e, Co, Co, Cr oxides) is used, there is a possibility that heavy metal oxides, which are problematic as impurities, may mix into manufacturing equipment and jigs and tools related to the manufacture of semiconductors and electronic parts. It was

【0006】本発明の目的は、軽金属酸化物であるTi
2を用い、半導体並びに電子部品などの製造に関る製
造装置や治工具類に対し、問題となる重金属不純物混入
の影響を無くし、かつ、ジルコニア焼結体のもつ機械的
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ジルコニア焼結体を提供すること
にある。
An object of the present invention is Ti, which is a light metal oxide.
O 2 is used to eliminate the influence of the problematic contamination of heavy metal impurities on manufacturing equipment and jigs and tools related to the manufacture of semiconductors and electronic parts, and to greatly reduce the mechanical properties of the zirconia sintered body. The present invention is to provide a zirconia sintered body capable of releasing static electricity at an appropriate speed without causing any damage.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、安定化剤を含むZrO2 を80〜95重量%と、導
電性付与剤として、TiO2を5〜20重量%含有とを
少なくとも含有し、体積固有抵抗値が10〜1010
Ω・cmであることを特徴とするジルコニア焼結体と
する。
In view of the above problems, the present invention contains at least 80 to 95% by weight of ZrO 2 containing a stabilizer and 5 to 20% by weight of TiO 2 as a conductivity-imparting agent. Contains and has a volume resistivity of 10 6 to 10 10
The zirconia sintered body is characterized in that it is Ω · cm.

【0008】即ち、本発明のジルコニア焼結体は、導電
性付与剤として、半導体や電子部品に悪影響を及ぼさな
いTiO2を含有させることにより、これらのTiO2
がZrO2に固溶し、粒結合を構成し、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
抗値を106 〜1010 Ω・cmの静電気を適度な速
度で逃がすことができる半導電性を持たせることができ
ることを見出したものである。
That is, the zirconia sintered body of the present invention contains TiO 2 as a conductivity-imparting agent, which does not adversely affect semiconductors and electronic parts.
Dissolves in ZrO2 to form a grain bond, and the volume resistivity of the sintered body can escape static electricity of 10 6 to 10 10 Ω · cm at an appropriate speed without significantly lowering the strength of zirconia. The inventors have found that it can have semiconductivity.

【0009】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。
Since the static electricity can be released at an appropriate speed, even if the object in contact with the zirconia sintered body is susceptible to electrical influence, the static electricity can be removed without breaking.

【0010】また、 前記ジルコニア焼結体の気孔率
を0.3%以下とすることで、ジルコニア焼結体が湿気
を吸湿しにくくなるため、湿度変化の影響を受ける体積
固有抵抵抗値を安定した範囲とすることができる。
When the open porosity of the zirconia sintered body is set to 0.3% or less, the zirconia sintered body hardly absorbs moisture, so that the volume resistivity value affected by the humidity change is It can be a stable range.

【0011】また、前記ジルコニア焼結体の弾性率が、
190Gpa以下とすることで、例えば、焼結体を半導体
や磁気ヘッドなどの加工用治具などに利用した際に、被
加工物を治具で支える際、治具側が若干変形し、被加工
物にならうようになるため、治具は被加工物を確実にさ
さえることができ、加工精度を高めることができる。
The elastic modulus of the zirconia sintered body is
By setting it to 190 GPa or less, for example, when the sintered body is used as a processing jig for semiconductors or magnetic heads, etc., when the workpiece is supported by the jig, the jig side is slightly deformed As a result, the jig can reliably support the workpiece, and the processing accuracy can be improved.

【0012】また、少なくとも安定化剤を含むZrO2
を80〜95重量%と、導電性付与剤として、TiO2
を5〜20重量%とを有する原料を用いて成形する工程
と、成形後の成形体を酸化雰囲気で焼成する工程と、焼
成後の焼成体をArガス雰囲気での還元焼成を行う工程
とを有し、前記還元焼成後の焼結体の体積固有抵抗値が
10〜1010 Ω・cmであることを特徴とするジ
ルコニア焼結体の製造方法とする。
ZrO 2 containing at least a stabilizer
Of 80 to 95% by weight, as a conductivity-imparting agent, TiO 2
5 to 20% by weight of a raw material, a step of firing the shaped body after the shaping in an oxidizing atmosphere, and a step of performing reduction firing of the fired body after the firing in an Ar gas atmosphere. The method for producing a zirconia sintered body is characterized in that the sintered body after reduction firing has a volume resistivity value of 10 6 to 10 10 Ω · cm.

【0013】本発明によれば、半導体や電子部品に悪影
響を及ぼさないTiO2を添加物として利用し、酸化焼
成の後、還元焼成をすることで、抵抗値を適正範囲に調
整でき、且つ、ジルコニア焼結体も象牙色から黒色変化
するため、例えば、治具として、製造工程で製品との区
別が容易である。
According to the present invention, TiO 2 which does not adversely affect semiconductors and electronic parts is used as an additive, and the resistance value can be adjusted within an appropriate range by performing reduction baking after oxidation baking, and Since the zirconia sintered body also changes from ivory color to black, it can be easily distinguished from the product in the manufacturing process as a jig, for example.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be further described below.

【0015】主体をなすZrO2 は、Y23等の安定化
剤で部分安定化したものとし、微量のAl23を焼結助
剤として使用する。
ZrO 2 as a main component is partially stabilized with a stabilizer such as Y 2 O 3 and a trace amount of Al 2 O 3 is used as a sintering aid.

【0016】具体的には、安定化剤としてY23 を用
いる時には、ZrO2 に対して3〜5重量%の範囲で添
加するが、この範囲で安定化剤を添加すれば、結晶状態
として全ジルコニア量に対する正方晶のジルコニア量を
90%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580MP
a以上、ビッカース硬度8.5GPa以上の高硬度を実
現することができる。この時の安定化剤を含むZrO2
としては、80〜95重量%とする。80重量%より少
ないと体積固有抵抗値が10Ω・cm台となり、95
重量%より多いと体積固有抵抗値が1011Ω・cm台
となって、静電気除去対策の点で望ましくない。
Specifically, when Y 2 O 3 is used as a stabilizer, it is added in the range of 3 to 5% by weight with respect to ZrO 2 , but if the stabilizer is added in this range, the crystalline state is obtained. As the tetragonal zirconia content relative to the total zirconia content can be 90% or more, the strength reduction due to the inclusion of the conductivity-imparting agent is suppressed, and the bending strength is 580MP.
It is possible to realize high hardness of a or more and Vickers hardness of 8.5 GPa or more. ZrO 2 containing stabilizer at this time
As 80% to 95% by weight. If it is less than 80% by weight, the volume resistivity value is in the order of 10 5 Ω · cm, which is 95
If it is more than wt%, the volume resistivity value will be in the order of 10 11 Ω · cm, which is not desirable in terms of static electricity removal measures.

【0017】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
の強度を高めることができる。
That is, the crystalline state of zirconia is cubic,
There are three states, tetragonal and monoclinic. Especially, tetragonal zirconia undergoes stress induced transformation to external stress and undergoes phase transformation to monoclinic zirconia, and the volume expansion that occurs at this time causes zirconia to surround the zirconia. Since minute microcracks can be formed to prevent the progress of external stress, the strength of the zirconia sintered body can be increased.

【0018】その為、このジルコニア焼結体により半導
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、あるいはプリンタなどの画像形成装置
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など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、電子部品のテーピン
グ包装装置の駆動キャリヤなどを形成すれば、短期間で
摩耗したり破損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。
Therefore, the zirconia sintered body is used to separate the paper from the rollers in the thin-walled transfer arm used in the semiconductor manufacturing apparatus or the wafer holding tweezers, or in the image forming apparatus such as the printer. By forming claws, tape guides used to convey and guide tape-shaped bodies such as magnetic tapes, drive carriers for taping and packaging equipment for electronic parts, etc., they will not be worn or damaged in a short period of time. It can be preferably used for a long period of time.

【0019】次に、導電性付与剤であるTiO2の含有
量としては、5〜20重量%、好ましくは10〜15重
量%とすることで、静電気除去の必要な体積固有抵抗値
範囲を有するジルコニア焼結体を提供できる。
Next, the content of TiO 2 as the conductivity-imparting agent is set to 5 to 20% by weight, preferably 10 to 15% by weight, so that the volume resistivity value range required for static electricity removal is obtained. A zirconia sintered body can be provided.

【0020】上記導電性付与剤の含有量が5重量%未満
となると、抵抗値を下げる効果が小さく、逆に、20重
量%より多くなると、抵抗値が「106 Ω・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、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。 また、原料粉末中や製造工程中において、A
23 ,MnO,SiO2 ,Na,Fe等が不純物と
して混入する恐れがあるが、これらは6.0重量%以下
の範囲であれば含有していても良い。
When the content of the conductivity-imparting agent is less than 5% by weight, the effect of lowering the resistance value is small, and when it is more than 20% by weight, the resistance value is "less than 10 6 Ω · cm".
Since static electricity can easily escape at once, there is a possibility that an ultrahigh voltage discharge will occur due to atmospheric friction, and
Since the mechanical properties (bending strength, hardness, etc.) of the sintered body are significantly reduced, the original mechanical properties of zirconia cannot be exhibited. In the raw material powder and the manufacturing process, A
Although l 2 O 3 , MnO, SiO 2 , Na, Fe and the like may be mixed as impurities, these may be contained in the range of 6.0 wt% or less.

【0021】一方、このような半導電性ジルコニア焼結
体を製造するには、平均粒子径が0.3〜0.8μmの
ZrO2 粉末と安定化剤としてのY23 の粉末、及び
導電性付与剤として平均粒径が0.2〜0.8μmのT
iO2 を用いて調合し、これらを湿式で混合を行い、ス
プレードライヤー等で乾燥造粒して顆粒を製作する。
On the other hand, in order to produce such a semiconductive zirconia sintered body, ZrO 2 powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm, Y 2 O 3 powder as a stabilizer, and T having an average particle size of 0.2 to 0.8 μm as a conductivity-imparting agent
A mixture is prepared by using iO 2 , and these are mixed in a wet manner, and dried and granulated with a spray dryer or the like to produce granules.

【0022】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漿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、酸化雰囲気中にて最高温度域で2〜4
時間程度焼成する。この時、焼成温度が1380℃未満
であると完全に焼結させることができず、1480℃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、1380〜1480℃の温度で焼成するこ
とが重要である。
Then, a raw material powder by a dry method or a granule by a wet method is filled in a mold and molded into a predetermined shape by a known molding means such as a mechanical press molding method or a rubber press molding method, or a wet slurry is extrusion molded. 2 to 4 in the maximum temperature range in an oxidizing atmosphere after being molded into a predetermined shape by a known molding means such as a molding method, an injection molding method, or a tape molding method.
Bake for about an hour. At this time, if the firing temperature is lower than 1380 ° C., the sintering cannot be completed completely, and if the firing temperature is higher than 1480 ° C., the sintering will be over, so that neither strength nor hardness of the zirconia sintered body can be increased. Therefore, it is important to fire at a temperature of 1380 to 1480 ° C.

【0023】次に、Arガス雰囲気での還元焼成では、
公知の焼成手段によりカーボンの焼成台板上で酸化焼成
体を置き、常圧もしくはHIPでの高圧焼成を問わず1
200〜1300℃の温度で焼成することが重要であ
る。HIPの利用は、焼結体を緻密にできるため後述す
る開気孔率をより小さくできるので望ましい。
Next, in reduction firing in an Ar gas atmosphere,
An oxidative calcination body is placed on a calcination base plate of carbon by a known calcination means, and irrespective of normal pressure or high pressure calcination under HIP
It is important to fire at a temperature of 200 to 1300 ° C. The use of HIP is desirable because the sintered body can be made dense and the open porosity described later can be made smaller.

【0024】このような条件にて製作すれば、全ジルコ
ニア量に対する正方晶のジルコニア量が90%以上であ
り、曲げ強度580MPa以上、ビッカース(Hv)硬
度8.5GPa以上を有するとともに、常温にて、湿度
10〜65%の範囲における湿度変化の影響も極めて少
なく「106〜1010Ω・cm」の体積固有抵抗値を
有するジルコニア焼結体を得ることができる。この湿度
の影響を受け難い理由としては、前記ジルコニア焼結体
の開気孔率が0.3%以下となっていることによるもの
と思われる。なお、開気孔率とは、SEM:走査形電機
顕微鏡で、「印加電圧:15KV、倍率:1000×」
にて、視野にある開気孔の面積比率を計算したものであ
る。
When manufactured under such conditions, the amount of tetragonal zirconia to the total amount of zirconia is 90% or more, the bending strength is 580 MPa or more, the Vickers (Hv) hardness is 8.5 GPa or more, and at room temperature. The influence of humidity change in the humidity range of 10 to 65% is extremely small, and a zirconia sintered body having a volume specific resistance value of "10 6 to 10 10 Ω · cm" can be obtained. The reason why it is less likely to be affected by the humidity is considered to be that the open porosity of the zirconia sintered body is 0.3% or less. The open porosity is SEM: scanning type electric microscope, "applied voltage: 15 KV, magnification: 1000x".
Is a calculation of the area ratio of open pores in the visual field.

【0025】また、ジルコニア焼結体の機械的特徴でも
ある低弾性(通常、弾性率200GP程度)に比較して
も、本発明のジルコニア焼結体の弾性率は、190Gp
a以下となり、ステンレス材に近似する弾性の素材特性
を有しているため、バネ機構を有するセラミック商品に
も活用できる。
Further, the elastic modulus of the zirconia sintered body of the present invention is 190 Gp even when compared with the low elasticity (usually, elastic modulus of about 200 GP) which is also a mechanical feature of the zirconia sintered body.
Since it is a or less, and has elastic material characteristics similar to those of stainless steel, it can be used for ceramic products having a spring mechanism.

【0026】次に、焼結体の製造方法について説明す
る。平均粒子径0.4μmのZrO2 粉末に対し、Y2
3 粉末を5重量%添加するとともに、導電性付与剤と
してTiO2粉末を15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、1430℃の大気雰囲気中
にて2時間程度焼成した後、1250℃のArガス雰囲
気中での還元焼成を2時間程度行うことでジルコニア焼
結体を得た。
Next, a method of manufacturing the sintered body will be described. For ZrO 2 powder having an average particle size of 0.4 μm, Y 2
Granules were produced by adding 5% by weight of O 3 powder and 15% by weight of TiO 2 powder as a conductivity-imparting agent, further adding a binder and a solvent and kneading and drying. Then, the granules were filled in a mold and formed into a predetermined shape by a mechanical press forming method with a press pressure of 1.0 ton / cm 2, and after that, the mixture was fired in an air atmosphere at 1430 ° C. for about 2 hours. A zirconia sintered body was obtained by performing reduction firing in an Ar gas atmosphere at 1250 ° C. for about 2 hours.

【0027】そして、このジルコニア焼結体をX線回折
により単斜晶ジルコニアのX線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
量を算出したところ99%が正方晶のジルコニアであっ
た。
Then, the X-ray diffraction intensity of monoclinic zirconia and the X-ray diffraction intensities of tetragonal zirconia and cubic zirconia were measured for each zirconia sintered body by X-ray diffraction. When the amount of zirconia was calculated, 99% was tetragonal zirconia.

【0028】また、上記ジルコニア焼結体を曲げ強度測
定片「3mm×4mm×40mm」、弾性率測定片「1
mm×4mm×40mm」の角柱状に切削したあと、表
面を中心線平均粗さ0.2a以下に研削して試料を作製
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、JIS R1602に基づく静的
弾性率を測定したところ、曲げ強度598MPa、弾性
率166GPaを有していた。 なお、弾性率は、以下
の計算式にて求めた。 W:最大荷重[dyn] L:支持ロール中心間距離[c
m] h:試験片の幅[cm] δ:たわみ量[cm] b:
試験片の厚さ[cm] E:弾性率[dyn/cm2] E = W×(L)3/4×δ×W×(b)3 なお、通常のY23が3モル%含有したジルコニア焼結
体では、この弾性率は、200〜210Gpa程度であ
る。
Further, the above zirconia sintered body was subjected to bending strength measurement piece "3 mm x 4 mm x 40 mm" and elastic modulus measurement piece "1".
mm × 4 mm × 40 mm ”, the surface was ground to a center line average roughness of 0.2 a or less to prepare a sample, and the sample was tested for bending strength by a three-point bending test based on JIS R1601, When the static elastic modulus was measured according to JIS R1602, it had a bending strength of 598 MPa and an elastic modulus of 166 GPa. The elastic modulus was calculated by the following formula. W: Maximum load [dyn] L: Support roll center distance [c
m] h: width of test piece [cm] δ: amount of deflection [cm] b:
The thickness of the test piece [cm] E: elastic modulus [dyn / cm 2] E = W × (L) 3/4 × δ × W × (b) 3 Normally the Y 2 O 3 is 3 mol% content The elastic modulus of the zirconia sintered body is about 200 to 210 GPa.

【0029】また、上記と同じ原料にて別の試料を用意
し、ビッカース硬度(Hv)を測定したところ9.0G
Paを有しており、さらに別の試料にて体積固有抵抗値
を測定したところ、2.0×10 Ω・cmであっ
た。
Another sample was prepared using the same raw material as above, and the Vickers hardness (Hv) was measured to be 9.0 G.
It had Pa, and when the volume resistivity value was measured with another sample, it was 2.0 × 10 7 Ω · cm.

【0030】そこで、静電気の除去具合を見るために、
「50.8mm×50.8mm×5mm」の角状板をし
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。
Therefore, in order to see how static electricity is removed,
Prepare a zirconia sintered body with a square plate of "50.8 mm x 50.8 mm x 5 mm", apply a voltage of 1000 V to one end, and measure the fall time until the voltage value at the other end reaches 100 V. As a result, it took 0.1 to 20 seconds, and it was good that static electricity could be released at an appropriate speed without causing discharge due to atmospheric friction.

【0031】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TiO の含有量を変化さ
せた時の機械的特性(曲げ強度、、ビッカース硬度、弾
性率)と、電気的特性(体積抵抗値)について測定し
た。なお、機械的特性及び電気的特性については前記実
施形態と同様の方法にて測定した。
In the zirconia sintered body in the above embodiment
TiO which is a conductivity-imparting agent TwoThe content of
Mechanical properties when bent (bending strength, Vickers hardness, elasticity
Sex rate) and electrical characteristics (volume resistance value)
It was For the mechanical and electrical characteristics,
It measured by the method similar to embodiment.

【0032】それぞれの結果は表1に示す通りである。The respective results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】この結果、TiO の含有量が5重量%
未満である試料は、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1011Ω・c
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。
As a result, the content of TiO 2 was 5% by weight.
The sample of less than 10 had excellent mechanical properties of zirconia, but had a volume resistivity of 10 11 Ω · c.
Since the insulating property was high as m or more, the effect of removing static electricity was not obtained.

【0035】また、TiOの含有量が20重量%より
多い25重量%の試料では、機械的特性の低下が見られ
たものの、曲げ強度568MPa以上、ビッカース硬度
(Hv)8.2GPa以上を有していた。しかしなが
ら、TiO の含有量が多すぎるために、体積固有抵
抗値が10Ω・cmにまで低下した結果、静電気が一
気に逃げてしまうといった問題があった。
Further, in the sample of 25% by weight in which the content of TiO 2 is more than 20% by weight, the mechanical properties are deteriorated, but the bending strength is 568 MPa or more and the Vickers hardness (Hv) is 8.2 GPa or more. Was. However, since the content of TiO 2 is too large, the volume resistivity value is lowered to 10 5 Ω · cm, and as a result, static electricity escapes at once.

【0036】これに対し、TiOの含有量が5〜20
重量%の範囲にある試料は、いずれも曲げ強度585M
Pa以上、ビッカース硬度(Hv)8.7GPa以上と
優れた機械的特性を有していた。
On the other hand, the content of TiO 2 is 5 to 20.
Bending strength is 585M for all samples in the range of weight%
It had excellent mechanical properties of Pa or more and Vickers hardness (Hv) of 8.7 GPa or more.

【0037】しかも、表面及び固有体積抵抗値を「10
〜1010Ω・cm」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
去効果も有していた。
Moreover, the surface and specific volume resistance values are set to "10.
6 to 10 10 Ω · cm ”, static electricity can be released at an appropriate speed, and it also has an excellent static electricity removing effect.

【0038】この結果、導電性付与剤であるTiO
5〜20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半導電性ジルコニア焼結体が得られ
ることが判る。
As a result, when the content of TiO 2 which is a conductivity-imparting agent is in the range of 5 to 20% by weight, the semi-conductivity having an excellent static electricity removing effect without significantly deteriorating the mechanical properties of zirconia. It can be seen that a sintered zirconia sintered body can be obtained.

【0039】また、本発明では、還元焼成を行って、ジ
ルコニア焼結体に黒色に近い色を付与させている事を流
用し、COおよびYAGレーザーマーキングによっ
て、高温熱による部分的な再酸化現象で白色の発色が可
能であり、数値・文字の他バーコードが印字可能であ
る。
Further, in the present invention, it is diverted that the zirconia sintered body is given a color close to black by performing reduction firing, and partial reoxidation due to high temperature heat is carried out by CO 2 and YAG laser marking. Due to the phenomenon, it is possible to develop white, and it is possible to print barcodes in addition to numerical values and letters.

【0040】[0040]

【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、安定化剤を含むZrO 2 を80〜95重
量%と、導電性付与剤として、TiOを5〜20重量
%とからなり、その体積固有抵抗値を「10〜10
10 Ω・cm」としたことから、重金属不純物として
悪影響を及ぼす添加金属を含まず、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。
As described above, the semiconductive zirco of the present invention is used.
The near-sintered body is ZrO containing a stabilizer. 2 80 to 95 layers
%, And TiO as a conductivity-imparting agentTwo5 to 20 weight
%, And the volume resistivity value is “106-10
10 Ω · cm ”, so as a heavy metal impurity
A machine with zirconia that does not contain additive metals that adversely affect
Static electricity can be moderated without significantly reducing the mechanical properties.
You can escape at speed.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】安定化剤を含むZrO2 を80〜95重量
%と、導電性付与剤として、TiO 2を5〜20重量%
とを少なくとも含有し、体積固有抵抗値が10〜10
10Ω・cmであることを特徴とするジルコニア焼結
体。
1. ZrO containing a stabilizer2 80 to 95 weight
%, And TiO as a conductivity-imparting agent 25 to 20% by weight
Containing at least and having a volume resistivity value of 106-10
10Zirconia sintering characterized by Ω · cm
body.
【請求項2】前記ジルコニア焼結体は、開気孔率が0.
3%以下であることを特徴とする請求項1記載のジルコ
ニア焼結体。
2. The zirconia sintered body has an open porosity of 0.
The zirconia sintered body according to claim 1, which is 3% or less.
【請求項3】前記ジルコニア焼結体の弾性率が、190
Gpa以下であることを特徴とする請求項1記載のジルコ
ニア焼結体。
3. The elastic modulus of the zirconia sintered body is 190.
It is below Gpa, The zirconia sintered compact of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
【請求項4】少なくとも安定化剤を含むZrO2 を80
〜95重量%と、導電性付与剤として、TiO2を5〜
20重量%とを少なくとも有する原料を用いて成形する
工程と、成形後の成形体を酸化雰囲気で焼成する工程
と、焼成後の焼成体をArガス雰囲気での還元焼成を行
う工程とを有し、前記還元焼成後の焼結体の体積固有抵
抗値が10〜1010 Ω・cmであることを特徴と
するジルコニア焼結体の製造方法。
4. ZrO 2 containing at least a stabilizer 80
~ 95 wt% and 5 to 5% TiO 2 as a conductivity-imparting agent.
20% by weight at least, a step of molding using a raw material, a step of firing the shaped body after the shaping in an oxidizing atmosphere, and a step of performing reduction firing of the fired body after the firing in an Ar gas atmosphere. A method for producing a zirconia sintered body, wherein the volume resistivity of the sintered body after the reduction firing is 10 6 to 10 10 Ω · cm.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005206421A (en) * 2004-01-22 2005-08-04 Nitsukatoo:Kk High strength conductive zirconia sintered body and its manufacturing method
JP2006137652A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Nitsukatoo:Kk Member for pulverizer
JP2007099584A (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Nitsukatoo:Kk Porous electroconductive zirconia-based sintered compact and vacuum chuck member made of the same
JP2008094688A (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Nitsukatoo:Kk Zirconia-based electroconductive sintered compact
WO2009099184A1 (en) 2008-02-07 2009-08-13 Kyocera Corporation Zirconia sintered body and manufacturing method thereof
JP2013067526A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Tosoh Corp Plasma resistant member, and method for manufacturing the same
CN104944946A (en) * 2015-06-26 2015-09-30 西安理工大学 Preparation method for titanium and yttrium co-doped zirconia normal-temperature semiconductor ceramic material
JP2016021542A (en) * 2014-07-11 2016-02-04 株式会社長峰製作所 Black ceramic nozzle
JP2016134427A (en) * 2015-01-16 2016-07-25 富士電機株式会社 Semiconductor wafer and manufacturing method of the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005206421A (en) * 2004-01-22 2005-08-04 Nitsukatoo:Kk High strength conductive zirconia sintered body and its manufacturing method
JP2006137652A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Nitsukatoo:Kk Member for pulverizer
JP2007099584A (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Nitsukatoo:Kk Porous electroconductive zirconia-based sintered compact and vacuum chuck member made of the same
JP2008094688A (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Nitsukatoo:Kk Zirconia-based electroconductive sintered compact
WO2009099184A1 (en) 2008-02-07 2009-08-13 Kyocera Corporation Zirconia sintered body and manufacturing method thereof
KR101209612B1 (en) 2008-02-07 2012-12-07 쿄세라 코포레이션 Zirconia sintered body and manufacturing method thereof
US8383236B2 (en) 2008-02-07 2013-02-26 Kyocera Corporation Zirconia sintered body and production method the same
JP5235909B2 (en) * 2008-02-07 2013-07-10 京セラ株式会社 Zirconia sintered body and method for producing the same
JP2013067526A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Tosoh Corp Plasma resistant member, and method for manufacturing the same
JP2016021542A (en) * 2014-07-11 2016-02-04 株式会社長峰製作所 Black ceramic nozzle
JP2016134427A (en) * 2015-01-16 2016-07-25 富士電機株式会社 Semiconductor wafer and manufacturing method of the same
CN104944946A (en) * 2015-06-26 2015-09-30 西安理工大学 Preparation method for titanium and yttrium co-doped zirconia normal-temperature semiconductor ceramic material

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