JP2003342059A - アルミナ質仮焼粉及びその製造法並びにアルミナ質焼結体及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、安価かつ耐熱性・耐磨耗性・耐薬
品性に優れ、しかも、高抗折強度を有するアルミナ質焼
結体を提供する。 【解決手段】 粒子表面が、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類
元素から選ばれる一種類以上の元素並びにＡｌを固溶す
るジルコニアによって被覆されたアルミナ粒子からなる
仮焼粉であって、ジルコニア含有量が１〜２５重量％で
あり、Ｎａ含有量がＮａ_２Ｏ換算で０．０５〜０．５重
量％であるアルミナ質仮焼粉は、アルミナ粒子を含有す
る水懸濁液中に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選
ばれる一種類以上の金属イオンとＺｒイオンとＡｌイオ
ンとＳＯ_４ ^２−とを含む混合溶液を添加すると同時に、
アルカリ金属からなるアルカリ水溶液を添加して前記水
懸濁液をｐＨ７．０〜１０．５の範囲に維持することに
よって、Ｚｒを主成分とする水酸化物微粒子をアルミナ
粒子の粒子表面に緻密に被覆させた後、３００℃〜１０
００℃の温度範囲で仮焼して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒子表面全体にジルコ
ニアを主成分とする酸化物微粒子を緻密に被覆させたア
ルミナ粒子からなるアルミナ質仮焼粉及び該アルミナ質
仮焼粉を用いて得られる安価かつ耐熱性・耐磨耗性・耐
薬品性に優れ、しかも、高抗折強度を有するアルミナ質
焼結体を提供する。

【０００２】

【従来の技術】アルミナセラミックスは耐熱性・耐磨耗
性・耐薬品性などの面で非常に優れた材料であり、耐火
物・産業用機械部品・触媒担体・ＩＣ基盤・ＩＣパッケ
ージなど広範囲な産業分野で利用されている。

【０００３】その原料となるアルミナ粉末が安価である
ことも材料としての魅力の一つであるが、窒化珪素やジ
ルコニアと比べて抗折強度が低く、高い応力のかかる部
分に安定して使用することができないと言う欠点があ
る。反面、窒化珪素やジルコニアなどのセラミックスは
その優れた性能にもかかわらず原料粉末価格が非常に高
いために未だ限定された分野で使用されるに留まってい
る。

【０００４】そのような背景を反映し、安価かつ耐熱性
・耐磨耗性・耐薬品性に優れ、また高抗折強度を有する
材料が求められている。

【０００５】従来、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよ
び希土類元素のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイ
オンを均一に混合した溶液を作製し、この溶液にアルミ
ナ粒子粉末を添加し、アンモニアで中和反応させること
により、アルミナ粒子とＺｒ−Ａｌ系水酸化物とからな
る準原料粉体を得たあと、この準原料粉体を仮焼するこ
とにより、アルミナ凝集体の表面にジルコニア微粒子が
付着した原料粉体を製作し、この原料粉体を所定形状に
成形後焼成することにより、高強度でかつ高硬度を有す
るアルミナ質焼結体を得る方法が提案されている（特開
平９−２８６６６０号公報、特開平１１−３３５１５９
号公報、特開２０００−３４４５６９号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前出公開公報
に記載の製造法では、ジルコニア粒子が不均一、且つ、
粒状にアルミナ粒子表面に付着するため、ジルコニアは
焼結体中の粒界全体に均一に分散せず粒界３重点に偏在
しやすい傾向があり、膜状に形成されておらず、そのた
めに抗折強度が十分とは言い難いものである。殊に、特
開２０００−３４４５６９号公報に記載の写真より求め
た焼結体中のジルコニアの平均アスペクト比は１．０で
あり、図３に示すモデル２のような粒界の３重点にジル
コニアが存在するものと考えられる。また中和に用いる
アルカリ原料としてアンモニア溶液を用いるために廃水
等の処理が必要であり、工業的生産性に優れるとは言い
難いものである。

【０００７】そこで、本発明は、粒子表面にジルコニア
を主成分とする酸化物微粒子を緻密且つ全体的に被覆し
たアルミナ粒子からなるアルミナ質仮焼粉及び該アルミ
ナ質仮焼粉を用いて、高抗折強度を有するアルミナ質焼
結体を提供することを技術的課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって達成できる。

【０００９】即ち、本発明は、粒子表面が、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる一種類以上の元素並
びにＡｌを固溶するジルコニア微粒子によって被覆され
たアルミナ粒子からなるアルミナ質仮焼粉であって、ジ
ルコニア含有量が１〜２５重量％であり、Ｎａ含有量が
Ｎａ_２Ｏ換算で０．０５〜０．５重量％であることを特
徴とするアルミナ質仮焼粉である（本発明１）。

【００１０】また、本発明は、アルミナ粒子を含有する
水懸濁液中に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ば
れる一種類以上の金属イオンとＺｒイオンとＡｌイオン
とＳＯ_４ ^２−とを含む混合溶液を添加すると同時に、ア
ルカリ金属からなるアルカリ水溶液を添加して前記水懸
濁液をｐＨ７．０〜１０．５の範囲に維持することによ
って、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる一種
類以上の金属とＡｌとを含有するＺｒを主成分とする水
酸化物微粒子をアルミナ粒子の粒子表面に緻密に被覆さ
せた後、その水懸濁液の水洗・乾燥・粉砕することによ
って得られる粉末を、３００℃〜１０００℃の温度範囲
で仮焼することにより得られる本発明１のアルミナ質仮
焼粉の製造法である（本発明２）。

【００１１】また、本発明は、正方晶及び／又は立方晶
の結晶構造を有するジルコニアがアルミナ粒子の周りに
膜状に存在し、また当該ジルコニアを１〜２５重量％含
有し、且つ、ＮａをＮａ_２Ｏ換算で０．０５〜０．５重
量％含有することを特徴とするアルミナ質焼結体である
（本発明３）。

【００１２】また、本発明は、本発明３のアルミナ質焼
結体であって、焼結体表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を
０．２μｍ以下まで研磨し、該研磨面の表面の反射電子
像を画像解析したときの膜状のジルコニアの平均アスペ
クト比が１．５以上であることを特徴とするアルミナ質
焼結体である（本発明４）。

【００１３】また、本発明は、本発明２のアルミナ質仮
焼粉の製造法によって得られたアルミナ質仮焼粉を造
粒、成形した後、１４００〜１６００℃で焼成すること
を特徴とする本発明３又は本発明４のアルミナ質焼結体
の製造法である（本発明５）。

【００１４】次に、本発明の構成をより詳しく説明すれ
ば次の通りである。

【００１５】先ず、本発明に係るアルミナ質仮焼粉につ
いて述べる。

【００１６】本発明に係るアルミナ質仮焼粉は、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる一種類以上の元素
とＡｌとを固溶するジルコニア微粒子で全体が被覆され
ているアルミナ粒子からなる粉末である。

【００１７】ジルコニアの含有量は１〜２５重量％であ
り、１重量％未満の場合には焼結体にした場合に強度向
上効果が少ない。２５重量％を越える場合にはジルコニ
ア含有量が多いため原料価格が高価なものとなり好まし
くない。好ましくは３〜２３重量％である。

【００１８】Ｎａの含有量はＮａ_２Ｏ換算で０．０５〜
０．５重量％である。０．０５重量％未満の場合には、
原料であるアルミナ粒子として高純度アルミナを用いる
必要があるため、安価に製造することが困難である。
０．５重量％を越える場合には、これを用いて焼結体を
作製した場合アルミナ質焼結体の強度が低下する。好ま
しくは０．０６〜０．４５重量％である。

【００１９】次に、本発明に係るアルミナ質仮焼粉の製
造法について述べる。

【００２０】本発明においては、Ｎａ含有量がＮａ_２Ｏ
換算で０．０１〜０．１重量％の範囲にあるアルミナ粒
子粉末を用いることが好ましい。

【００２１】アルミナ粒子を含有する水懸濁液はあらか
じめ解こうしておくことが好ましい。解こうには、ボー
ルミル、ビーズミル、高速攪拌機等を用いることができ
る。

【００２２】Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれ
る一種類以上の金属イオンとＺｒイオンとＡｌイオンと
ＳＯ_４ ^２−とを含む混合溶液とアルカリ金属からなるア
ルカリ水溶液は、アルミナ粒子を含有する水懸濁液に同
時に滴下・混合することが好ましい。添加するときの水
懸濁液のｐＨは７．０〜１０．５の範囲に維持する。

【００２３】アルカリ金属からなるアルカリ水溶液はｐ
Ｈ調整に用い、殊に水酸化ナトリウム水溶液を用いるこ
とが好ましい。

【００２４】水懸濁液のｐＨが７．０未満の場合、水酸
化物微粒子中に取り込まれるＳＯ_４ ^２−イオン量が多
く、仮焼時及び焼成時にアルミナ粒子の異常粒子成長を
促進するため好ましくない。ｐＨが１０．５以上の場
合、共沈させたＡｌ成分が再溶解してしまうため、目的
とする組成からのずれを生じるため好ましくない。

【００２５】添加するＺｒ化合物としては、四塩化ジル
コニウム、オキシ塩化ジルコニウム及び硫酸ジルコニウ
ム等を用いることができる。Ａｌ化合物としては塩化ア
ルミニウム、硫酸アルミニウム等を用いることができ
る。ただし、Ｚｒ化合物もしくはＡｌ化合物のどちらか
一つもしくは両方に硫酸塩原料を用いる。

【００２６】Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれ
る一種類以上の金属イオンとＺｒイオンとＡｌイオンと
を含む混合溶液中のＺｒとＡｌイオンの比は酸化物換算
で、ＺｒＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３＝９５：５〜６０：４０（ｍ
ｏｌ比）の間であることが好ましい。

【００２７】アルミナ粒子の粒子表面を、Ｚｒを主成分
とする水酸化物微粒子で被覆した後、常法に従って、水
洗、乾燥、粉砕することが好ましい。

【００２８】次いで、Ｚｒを主成分とする水酸化物微粒
子で粒子表面を被覆したアルミナ粒子からなる乾燥粉末
を、３００℃〜１０００℃の温度範囲で仮焼する。

【００２９】３００℃未満の場合には、アルミナ粒子に
被覆したＺｒを主成分とする水酸化物微粒子を完全に酸
化物微粒子にすることが困難である。１０００℃を越え
る場合には、アルミナ粒子およびジルコニア粒子の粒子
成長が速くなるために、隙間が無く密度の高い焼結体を
製造するのに適した仮焼粉を得ることができない。

【００３０】次に、本発明に係るアルミナ質焼結体につ
いて述べる。

【００３１】本発明に係るアルミナ質焼結体は、正方晶
及び／又は立方晶の結晶構造を有するジルコニアがアル
ミナ粒子の粒子表面に膜状に存在する。ジルコニアが膜
状に存在することによってアルミナ粒子間の粒界結合力
が向上し、高抗折強度化が可能となる。

【００３２】本発明に係るアルミナ質焼結体は、焼結体
表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下になる
まで研磨し、該研磨面の表面の反射電子像を画像解析し
たときのジルコニアの平均アスペクト比が１．５以上で
あることが好ましい。アスペクト比が１．５未満の場合
には、ジルコニアが膜状に存在しているとは言い難く、
十分な強度向上効果が見られない。

【００３３】本発明に係るアルミナ質焼結体はジルコニ
アを１〜２５重量％含有する。１重量％未満の場合には
強度向上効果が少ない。２５重量％を越える場合にはジ
ルコニア含有量が多いため原料価格が高価なものとな
り、本発明の目的とする安価に焼結体を提供することが
達成できない。好ましくは３．０〜２３重量％である。

【００３４】本発明に係るアルミナ質焼結体のＮａ含有
量は０．０５〜０．５重量％である。０．０５重量％未
満の場合、原料であるアルミナ粒子として高純度アルミ
ナを用いる必要があるため、安価に製造することが困難
である。０．５重量％を越える場合には、アルミナ質焼
結体の強度が低下する。好ましくは０．０６〜０．４５
重量％である。

【００３５】次に、本発明に係るアルミナ質焼結体の製
造法について述べる。

【００３６】本発明に係るアルミナ質焼結体は、前記ア
ルミナ質仮焼粉を造粒後、希望する形に成型を行い、１
４００〜１６００℃の温度範囲で焼成することにより得
ることができる。１４００℃未満の場合には、焼結体中
の欠陥構造がまだ数多く残っているために高抗折強度の
アルミナ質焼結体を得ることができない。１６００℃を
越える場合には、アルミナ及びジルコニアの粒子成長が
進みすぎるために抗折強度は低下する。

【００３７】なお、より高強度のアルミナ質焼結体を得
るためには、高圧下で焼結してもよい。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の代表的な実施の形態は次
の通りである。

【００３９】当該仮焼粉におけるジルコニア微粒子のア
ルミナ粒子への付着状態の確認は透過型電子顕微鏡によ
る観察によって行った。

【００４０】本発明におけるＮａ含有量は、ＩＣＰ分析
および原子吸光度分析により測定した。

【００４１】アルミナ質焼結体の強度は、常圧焼結体及
びＨＩＰ焼結体に切削加工を施し、ＪＩＳ Ｒ１６０１
に規定されている形状・寸法・表面粗さを持つ３点曲げ
強度試験用試験片を作成した。焼結体の強度は日本工業
規格ＪＩＳ Ｒ１６０１に従い、試験片の荷重点にクロ
スヘッド速度０．５ ｍｍ／ｍｉｎの荷重を加え、試験
片が破壊するまでの最大荷重を測定した。

【００４２】またアルミナ質焼結体中のジルコニア分布
は、アルミナ質焼結体の表面をＲＡＰ盤により鏡面仕上
げをした後、ＦＥ−ＳＥＭにて反射電子像写真撮影を行
った。

【００４３】＜実施例１＞易焼結性低ソーダアルミナ
（ＡＬ−１６０−ＳＧ３、昭和電工製）１ｋｇをイオン
交換水中に添加・混合し、スラリー濃度２８．６ｗｔ％
のアルミナスラリーを作製した。このスラリー中のアル
ミナ凝集体を、高速攪拌機を用いて回転数１６００ｒｐ
ｍで１時間かけて解こうした。

【００４４】なお、前記低ソーダアルミナ（ＡＬ−１６
０−ＳＧ３）中に含まれるＮａ量が０．０５８重量％で
あることを原子吸光分析法により確認した。また水可溶
性塩テストによって、水洗によりアルミナ原料中に含ま
れるＮａ量のこれ以上の低減は困難であることを確認し
た。

【００４５】次に、前記スラリー中に、Ａｌ_２（Ｓ
Ｏ_４）_３・８Ｈ_２Ｏ粉末を１３６．１ｇ（アルミナ１０
０重量部に対し１３．６重量部）、Ｚｒ（ＳＯ_４）_２・
４Ｈ_２Ｏ粉末を７４８．８ｇ（アルミナ１００重量部に
対し７４．９重量部）、Ｙ（ＮＯ _３）_３の２Ｍ溶液を４
１．８６ｇ（アルミナ１００重量部に対し４．２重量
部）配合した混合水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを
同時に滴下して、スラリーのｐＨを８．０〜９．５の範
囲に維持することによって、粒子表面にＺｒを主成分と
する水酸化物微粒子が付着したアルミナ粒子を得た。

【００４６】この粒子粉末を洗浄・乾燥した後、粗粉砕
を行い、６００℃で２時間３０分仮焼することにより、
アルミナ粒子の粒子表面全体にＭｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土
類元素から選ばれる一種類以上の元素とＡｌとを固溶す
るジルコニア微粒子が付着したアルミナ質仮焼粉を得
た。ジルコニア含有量は２０重量％であった。Ｎａ含有
量は０．０６５重量％であった。

【００４７】ここに得たアルミナ質仮焼粉について、ア
ルミナ粒子の粒子表面全体にＺｒを主成分とする酸化物
微粒子が付着している様子を直接的に観測するために、
ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）を用いて
微粒子付着アルミナ粒子を輪切りにしたＴＥＭ観察用の
試料を作成し、透過型電子顕微鏡によって写真撮影を行
った。電子顕微鏡写真を図１に示す。当該仮焼粉におい
て、アルミナ粒子の粒子表面全体にＺｒを主成分とする
酸化物微粒子が付着していることを確認した。

【００４８】アルミナ質仮焼粉を有機系分散剤およびイ
オン交換水とともにボールミルで２４時間湿式粉砕する
ことにより、目粗さ２０μｍのふるい上に粒子が残らな
い程度まで粉砕した。次いで、湿式粉砕後のスラリーが
沈降しないよう軽く攪拌しながら、スプレードライヤー
にて造粒をおこなった。造粒後、目粗さ１４９μｍのふ
るいを通すことにより、粗大粒子を取り除いた。

【００４９】前記造粒粉末を用いてステンレス製金型に
よる一軸加圧成形を行うことにより、３０×５０×１０
ｍｍの直方型成形体を作成した。加えた圧力は３３ＭＰ
ａである。更に、加圧成形後の成形体を冷間静水圧処理
（ＣＩＰ処理）によりさらに強固に押し固めた。

【００５０】その後に常圧下、大気中１６００℃で本焼
成を行い、常圧焼結体を得た。

【００５１】得られたアルミナ常圧焼結体は、ジルコニ
ア含有量は２０重量％であり、含有するジルコニアは正
方晶及び立方晶の混合相であった。Ｎａ含有量は０．０
６５重量％であった。抗折強度は９８７．７０ＭＰａで
あった。

【００５２】ここに得たアルミナ常圧焼結体に対して、
Ａｒガスを媒体として１４５０℃、２０００気圧で１時
間、熱間等方圧処理（ＨＩＰ処理）を行い、ＨＩＰ焼結
体を得た。

【００５３】得られたアルミナ焼結体の抗折強度は１２
９１．１０ＭＰａであった。ＨＩＰ処理により、ほぼ欠
陥を取り除かれたＨＩＰ焼結体の表面にＲＡＰ盤で鏡面
仕上げをほどこした後、ＦＥ−ＳＥＭを用いて反射電子
像写真撮影を行うことにより、焼結体中でのジルコニア
分布について観察した。その結果、ジルコニアのアスペ
クト比は、２．０６であった。

【００５４】結果として、本発明の燒結体は粒界に均一
に膜状にジルコニア粒子が分布することにより粒界結合
力が向上したために焼結体の強度が向上したと考えられ
る。

【００５５】

【作用】アルミナ・ジルコニア複合粉末を用いた焼結体
について図３に示すような３通りのモデルが考えられ
る。

【００５６】モデル１はアルミナ粒子とジルコニア粒子
が同等の大きさまで粒子成長したケースである。安定化
された正方晶ジルコニア粒子がアルミナマトリックス中
に存在することにより高強度化は起こるが、焼結体中に
ジルコニア分布の偏りが生じている。

【００５７】モデル２ではジルコニア粒子は粒界３重点
に偏って存在している。この場合、モデル１と同様に安
定化された正方晶ジルコニア粒子がアルミナマトリック
ス中に存在することによる高強度化は起こるが、ジルコ
ニア粒子によるアルミナ粒子間の粒界結合力向上効果は
小さい。

【００５８】モデル３ではジルコニア粒子はアルミナ粒
子間の粒界に均一に存在している。この場合、高強度化
に必要とされるジルコニア量は少なく、またアルミナ粒
子間の粒界結合力の向上によりさらなる高強度化が可能
である。

【００５９】いずれのモデルも正方晶ジルコニア粒子が
焼結体中に存在することにより、焼結体中でのクラック
が正方晶ジルコニアから単斜晶ジルコニアへの応力誘起
変態に伴う体積膨張により抑制される点は共通してい
る。そこで、ジルコニア量が少なく且つ高抗折強度な材
料を得るためには、図３のモデル３のようにアルミナ粒
子間の粒界に広く均一に膜状にジルコニア粒子を存在さ
せることが重要である。

【００６０】従来、アルミナ質焼結体の原料には各種イ
オンの塩化物塩やオキシ塩化物塩が用いられているが、
本発明では硫酸塩原料を用いて水酸化ナトリウムで中和
したことにより、Ｚｒ、Ａｌ及びＹイオンが原子レベル
で均一に分散した混合溶液を、アルミナ粒子表面全体に
緻密にＺｒを主成分とする水酸化物微粒子が付着した粒
子を合成することができた。アルミナ粒子全体を覆うよ
うに、緻密なＺｒを主成分とする水酸化物微粒子の付着
層が形成された理由は未だ明らかではないが、ＳＯ_４
^２−イオンの存在に起因していると推定している。

【００６１】このように粒子表面全体をＺｒを主成分と
する酸化物微粒子が覆っているアルミナ粒子からなる仮
焼粉を用いて焼結体を作成することにより、図３のモデ
ル３に示すような、焼結体中の粒界でアスペクト比の大
きな膜状のジルコニアを成長させることができた。

【００６２】本発明に係るアルミナ質焼結体が高い抗折
強度を有する理由について、本発明者は、ジルコニアを
アルミナ粒子の粒界に広く均一に膜状に存在させること
ができたことに起因すると考えている。また一般に不純
物Ｎａは粒子成長促進剤として働くために強度低下を招
くとの考えから敬遠されがちだが、酸化物換算で０．０
５〜０．５重量％の範囲ではその影響により抗折強度が
大幅に低下することは無く、そのために苛性ソーダを中
和反応時のアルカリ原料として用いることができるとの
知見を得た。アルカリ原料としてアンモニアを用いない
ので廃液中に窒素分が含まれず、また臭い等の問題も無
いため環境負荷が小さい点において優れている。

【００６３】

【実施例】次に、実施例を示す。

【００６４】＜実施例２＞前記実施例１と同様にして作
成したＣＩＰ処理後の成形体を、常圧下、大気中１５５
０℃で本焼成を行い、常圧焼結体を得た。

【００６５】得られたアルミナ常圧焼結体は、ジルコニ
ア含有量は２０重量％であり、含有するジルコニアは正
方晶及び立方晶の混合相であった。Ｎａ含有量は０．０
６５重量％であった。抗折強度７７３．９０ＭＰａであ
った。

【００６６】得られたアルミナ常圧焼結体に対して、Ａ
ｒガスを媒体として１４５０℃、２０００気圧で１時
間、熱間等方圧処理（ＨＩＰ処理）を行い、ＨＩＰ焼結
体を得た。

【００６７】得られたアルミナ焼結体の抗折強度は１１
７８．８０ＭＰａであった。

【００６８】ＨＩＰ処理により、ほぼ欠陥を取り除かれ
たＨＩＰ焼結体の表面にＲＡＰ盤で鏡面仕上げをほどこ
した後、ＦＥ−ＳＥＭを用いて反射電子像写真撮影を行
うことにより、焼結体中でのジルコニア分布について観
察した。その結果を図２に示す。白く見える所がジルコ
ニアであり、黒く見える所がアルミナ粒子である。ジル
コニアがアルミナ粒子の周りに膜状に存在していること
及び膜状のジルコニアが「く」の字型に屈折している様
子が確認された。

【００６９】更に、膜状に形成されたジルコニアの形状
を数値化するために、ジルコニアのアスペクト比の平均
値を求めた。即ち、アルミナ質焼結体像において、屈曲
部分で区切り線を入れ、区切られた各部分につき、粒界
に沿う方向に長さ、アルミナ粒子間方向に幅を測定し、
（長さ）／（幅）をアスペクト比とした。得られたアル
ミナ質焼結体中のジルコニアは平均アスペクト比が２．
０７であった。

【００７０】＜実施例３＞前記実施例１において、粒子
表面にＺｒを主成分とする水酸化物微粒子が付着したア
ルミナ粒子の洗浄水量を少なくすることによって、実施
例１と比較して多量のＮａを含有する水酸化物微粒子が
付着したアルミナ粒子を得た。

【００７１】得られた水酸化物微粒子が付着したアルミ
ナ粒子を実施例１と同様にして６００℃、２時間３０分
仮焼した結果、Ｎａ含有量が０．４重量％のアルミナ質
仮焼粉を得た。

【００７２】得られたアルミナ質仮焼粉を実施例１と同
様にして造粒した後、１５５０℃で焼成してアルミナ質
焼結体を得た。得られたアルミナ質焼結体のジルコニア
含有量は２０重量％であり、含有するジルコニアは正方
晶及び立方晶の混合相であった。Ｎａ含有量は０．４重
量％であった。抗折強度７９０．６ＭＰａであった。

【００７３】＜実施例４＞易焼結性低ソーダアルミナ
（ＡＬ−１６０−ＳＧ３、昭和電工製）１．２２８ｋｇ
の易焼結性低ソーダアルミナ（ＡＬ−１６０−ＳＧ３、
昭和電工製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、
スラリー濃度２８．６ｗｔ％のアルミナスラリーを作製
した。

【００７４】次に、前記スラリー中に、Ａｌ_２（Ｓ
Ｏ_４）_３・８Ｈ_２Ｏ粉末を３４．０３ｇ（アルミナ１０
０重量部に対し１３．６重量部）、Ｚｒ（ＳＯ_４）_２・
４Ｈ_２Ｏ粉末を１８７．２ｇ（アルミナ１００重量部に
対し７４．９重量部）、Ｙ（ＮＯ _３）_３の２Ｍ溶液を１
０．４７ｇ（アルミナ１００重量部に対し４．２重量
部）配合した混合水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを
同時に滴下して、スラリーのｐＨを８．０〜９．５の範
囲に維持することによって、粒子表面にＺｒを主成分と
する水酸化物微粒子が付着したアルミナ粒子を得た。

【００７５】得られた粒子表面にＺｒを主成分とする水
酸化物微粒子が付着したアルミナ粒子を実施例１と同様
にして６００℃、２時間３０分仮焼した。

【００７６】得られたアルミナ質仮焼粉は、ジルコニア
含有量が５．０重量％、Ｎａ含有量が０．０６５％であ
った。

【００７７】次いで、ここに得たアルミナ質仮焼粉を実
施例１と同様にして造粒した後、１５５０℃で焼成して
アルミナ質焼結体を得た。

【００７８】得られたアルミナ質焼結体のジルコニア含
有量は５．０重量％であり、含有するジルコニアは正方
晶及び立方晶の混合相であった。Ｎａ含有量は０．０６
５重量％であった。抗折強度６４７．７０ＭＰａであっ
た。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、アルミナ粒子の粒子表
面全体にＺｒを主成分とする酸化物微粒子を緻密に被覆
させたアルミナ粒子からなる仮焼粉を用いて焼結体を製
造することにより、安価かつ耐熱性・耐磨耗性・耐薬品
性に優れ、しかも、高抗折強度を有するアルミナ質焼結
体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のアルミナ質仮焼粉の断面図を示す。
（ＦＩＢ＝Ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍにより切
断）

【図２】実施例２のアルミナ質焼結体表面の反射電子像
写真（１万倍）を示す。（ＨＩＰ焼結品、１５５０℃焼
成）

【図３】アルミナ・ジルコニア複合粉末の焼結状態のモ
デル図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 尊久 広島県大竹市明治新開１番４ 戸田工業株 式会社大竹創造センター内 (72)発明者 宮本 大樹 奈良県奈良市西千代ヶ丘１丁目23番17号 (72)発明者 西川 義人 大阪府貝塚市久保95番地の５ (72)発明者 久米 秀樹 大阪府大阪市此花区伝法１丁目１番１− 628 Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA07 AA08 AA12 AA17 AA36 BA19 BA20 BA25 BA32 CA01 CA05 GA07 GA27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子表面が、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類
   元素から選ばれる一種類以上の元素とＡｌとを固溶する
   ジルコニア微粒子によって被覆されたアルミナ粒子から
   なるアルミナ質仮焼粉であって、ジルコニア含有量が１
   〜２５重量％であり、Ｎａ含有量がＮａ_２Ｏ換算で０．
   ０５〜０．５重量％であることを特徴とするアルミナ質
   仮焼粉。
2. 【請求項２】 アルミナ粒子を含有する水懸濁液中に、
   Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる一種類以上
   の金属イオンとＺｒイオンとＡｌイオンとＳＯ_４ ^２−と
   を含む混合溶液を添加すると同時に、アルカリ金属から
   なるアルカリ水溶液を添加して前記水懸濁液をｐＨ７．
   ０〜１０．５の範囲に維持することによって、Ｍｇ、Ｃ
   ａ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる一種類以上の金属と
   Ａｌとを含有するＺｒを主成分とする水酸化物微粒子を
   アルミナ粒子の粒子表面に緻密に被覆させた後、前記水
   酸化物微粒子を被覆したアルミナ粒子を水洗、乾燥、粉
   砕した後、３００℃〜１０００℃の温度範囲で仮焼する
   ことにより得られる請求項１記載のアルミナ質仮焼粉の
   製造法。
3. 【請求項３】 正方晶及び／又は立方晶の結晶構造を有
   するジルコニアがアルミナ粒子の周りに膜状に存在し、
   また当該ジルコニアを１〜２５重量％含有し、且つ、Ｎ
   ａをＮａ_２Ｏ換算で０．０５〜０．５重量％含有するこ
   とを特徴とするアルミナ質焼結体。
4. 【請求項４】 請求項３記載のアルミナ質焼結体であっ
   て、焼結体表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ
   以下まで研磨し、該研磨面の表面の反射電子像を画像解
   析したときの膜状のジルコニアの平均アスペクト比が
   １．５以上であることを特徴とするアルミナ質焼結体。
5. 【請求項５】 請求項２記載のアルミナ質仮焼粉の製造
   法によって得られたアルミナ質仮焼粉を造粒、成形した
   後、１４００〜１６００℃で焼成することを特徴とする
   請求項３記載又は請求項４記載のアルミナ質焼結体の製
   造法。