JP2012166987A - Composite ceramic body and method for manufacturing the same - Google Patents

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和彦 小池
Takumi Ushikubo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite ceramic body having high strength and excellent thermal shock resistance and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The composite ceramic body 1 is obtained by dispersing zirconia particles 12 having an average particle size of ≤0.3 μm in a matrix of alumina particles 11 having an average particle size of 0.5-1 μm, wherein the content ratio between the alumina particles 11 and the zirconia particles 12 is 80:20 to 95:5 in terms of wt.%. When a fracture surface of the composite ceramic body 1 subjected to a four-point bending test according to JIS R 1601 is observed and the square root of the projected area of an internal defect acting as the starting point of breakdown is regarded as a defect size, the defect size is ≤55 μm.

Description

本発明は、アルミナ粒子にジルコニア粒子を分散させてなる複合セラミック体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite ceramic body in which zirconia particles are dispersed in alumina particles and a method for producing the same.

車両用の内燃機関等の排気系には、排ガス中の酸素濃度等を検出するガスセンサが設けられている。ガスセンサは、セラミック材料からなるガスセンサ素子を内蔵している。
ガスセンサ素子は、その表面に排ガスが接触するように構成されているが、内燃機関始動時等には、排ガスと共に水滴がガスセンサ素子に向かって飛来することがある。ここで、ガスセンサ素子は、高温に加熱して活性化された状態で使用される。そのため、ガスセンサ素子の表面に水滴が付着すると、その部分が局所的に冷却される。これにより、ガスセンサ素子に大きな熱衝撃が加わり、割れ(被水割れ)が生じる場合がある。
An exhaust system such as an internal combustion engine for a vehicle is provided with a gas sensor that detects an oxygen concentration or the like in the exhaust gas. The gas sensor includes a gas sensor element made of a ceramic material.
The gas sensor element is configured such that the exhaust gas comes into contact with the surface thereof, but when the internal combustion engine is started, water droplets may fly toward the gas sensor element together with the exhaust gas. Here, the gas sensor element is used in an activated state by being heated to a high temperature. Therefore, when a water droplet adheres to the surface of the gas sensor element, the portion is locally cooled. Thereby, a big thermal shock is added to a gas sensor element, and a crack (water-proof crack) may arise.

そこで、従来から、強度を高め、耐熱衝撃性を向上させることができるセラミック材料として、アルミナ粒子のマトリクスにジルコニア粒子等の分散粒子を分散させてなるコンポジット材料が開発されている。
例えば、特許文献1には、上記コンポジット材料を用いたガスセンサ素子が開示されている。また、特許文献2には、上記コンポジット材料における特定気孔の割合を制御した複合セラミック体が開示されている。
Therefore, a composite material in which dispersed particles such as zirconia particles are dispersed in a matrix of alumina particles has been developed as a ceramic material that can increase strength and improve thermal shock resistance.
For example, Patent Document 1 discloses a gas sensor element using the composite material. Patent Document 2 discloses a composite ceramic body in which the ratio of specific pores in the composite material is controlled.

特開2009−8435号公報JP 2009-8435 A 特開2010−24128号公報JP 2010-24128 A

上記特許文献1、2の発明では、上記コンポジット材料を用いることにより、材料自体の強度を向上させることができる。しかしながら、材料中に異物、粗大粒子、気孔等の内部欠陥が存在すると、その内部欠陥によって強度が低下し、材料本来の強度が得られない場合があった。すなわち、この内部欠陥は、応力を受けた際に破壊の起点となり易く、強度を低下させる原因となっていた。そのため、上記コンポジット材料を用いるだけでは、熱衝撃に耐え得る強度を十分に確保することができなかった。   In the inventions of Patent Documents 1 and 2, the strength of the material itself can be improved by using the composite material. However, if there are internal defects such as foreign matter, coarse particles, and pores in the material, the strength may be reduced due to the internal defects, and the original strength of the material may not be obtained. That is, this internal defect tends to be a starting point of fracture when subjected to stress, and causes a decrease in strength. Therefore, it was not possible to ensure sufficient strength to withstand thermal shock by simply using the composite material.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、強度が高く、耐熱衝撃性に優れた複合セラミック体及びその製造方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a composite ceramic body having high strength and excellent thermal shock resistance and a method for producing the same.

第1の発明は、平均粒径0.5〜1μmのアルミナ粒子のマトリクスに平均粒径0.3μm以下のジルコニア粒子を分散させてなり、上記アルミナ粒子と上記ジルコニア粒子との含有量が両者の重量%比で80:20〜95:5である複合セラミック体であって、
JIS R 1601に基づく4点曲げ試験を行った上記複合セラミック体の破面を観察し、破壊の起点となった内部欠陥の投影面積の平方根を欠陥サイズとした場合に、その欠陥サイズが55μm以下であることを特徴とする複合セラミック体にある(請求項1)。
In the first invention, zirconia particles having an average particle size of 0.3 μm or less are dispersed in a matrix of alumina particles having an average particle size of 0.5 to 1 μm, and the contents of the alumina particles and the zirconia particles are the same. A composite ceramic body having a weight percent ratio of 80:20 to 95: 5,
When the fracture surface of the composite ceramic body subjected to the four-point bending test based on JIS R 1601 is observed and the square root of the projected area of the internal defect that is the origin of the fracture is defined as the defect size, the defect size is 55 μm or less. The composite ceramic body is characterized in that (Claim 1).

第2の発明は、上記第1の発明の複合セラミック体を製造する方法であって、
上記アルミナ粒子及び上記ジルコニア粒子を含むセラミック原料に溶媒を添加し、該セラミック原料を粉砕する粉砕工程と、
上記セラミック原料に分散剤を添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、上記アルミナ粒子及び上記ジルコニア粒子を分散させた分散スラリー材料を得る第1混合工程と、
上記分散スラリー材料にバインダを添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、成形用スラリー材料を得る第2混合工程と、
上記成形用スラリー材料をろ過するろ過工程と、
ろ過した上記成形用スラリー材料を成形することにより、成形体を得る成形工程と、
上記成形体を焼成することにより、上記複合セラミック体を得る焼成工程とを有することを特徴とする複合セラミック体の製造方法にある(請求項4)。
A second invention is a method for producing the composite ceramic body of the first invention,
Adding a solvent to the ceramic raw material containing the alumina particles and the zirconia particles, and crushing the ceramic raw material;
A first mixing step of obtaining a dispersed slurry material in which the alumina particles and the zirconia particles are dispersed by adding a dispersant to the ceramic raw material and mixing with a high-pressure homogenizer;
A second mixing step of obtaining a molding slurry material by adding a binder to the dispersion slurry material and mixing using a high-pressure homogenizer;
A filtration step of filtering the molding slurry material;
A molding step for obtaining a molded body by molding the filtered slurry material for molding, and
And a firing step of obtaining the composite ceramic body by firing the molded body (claim 4).

上記第1の発明の複合セラミック体は、アルミナ粒子のマトリクス(粒界、粒内等)にジルコニア粒子を分散させてなる。
そして、分散させたジルコニア粒子がアルミナ粒子の粒界に存在することにより、アルミナ粒子の粒界が補強される。また、アルミナ粒子の粒成長を抑制し、アルミナ粒子の微細化を図ることができる。そのため、複合セラミック体全体の強度を向上させることができる。
The composite ceramic body of the first invention is formed by dispersing zirconia particles in a matrix of alumina particles (grain boundaries, intragrains, etc.).
The dispersed zirconia particles are present at the grain boundaries of the alumina particles, whereby the grain boundaries of the alumina particles are reinforced. Moreover, the grain growth of alumina particles can be suppressed and the alumina particles can be made finer. Therefore, the strength of the entire composite ceramic body can be improved.

また、分散させたジルコニア粒子がアルミナ粒子の粒内に存在することにより、アルミナ粒子とジルコニア粒子との間の熱膨張係数差に起因する圧縮残留応力が生じる。そのため、複合セラミック体全体の強度を向上させることができる。
また、ジルコニア粒子が分散して配置されているため、アルミナ粒子の粒界において生じた亀裂等がジルコニア粒子の存在している位置付近において偏向し、あるいは止まる。そのため、複合セラミック体に大きな亀裂が入り難くなり、全体の強度を向上させることができる。
Further, the presence of the dispersed zirconia particles in the alumina particles causes a compressive residual stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the alumina particles and the zirconia particles. Therefore, the strength of the entire composite ceramic body can be improved.
Further, since the zirconia particles are arranged in a dispersed manner, cracks and the like generated at the grain boundaries of the alumina particles are deflected or stopped near the position where the zirconia particles are present. Therefore, it becomes difficult to make a big crack in a composite ceramic body, and the whole intensity | strength can be improved.

また、本発明者は、上記複合セラミック体の強度を十分に確保するために、複合セラミック体内に存在する内部欠陥に着目した。この内部欠陥は、複合セラミック体内に存在する異物、粗大粒子、気孔等であり、応力を受けた際に破壊の起点となり易く、強度を低減させる原因となる。
そして、本発明者は、この内部欠陥の大きさを制御することにより、上記特定の複合セラミック体において、実用上必要とされる強度を十分に確保することができることを見出した。
In addition, the present inventor has paid attention to internal defects present in the composite ceramic body in order to ensure sufficient strength of the composite ceramic body. The internal defects are foreign matters, coarse particles, pores, and the like present in the composite ceramic body, and are likely to become a starting point of breakage when subjected to stress and cause a reduction in strength.
The inventors have found that the strength required for practical use can be sufficiently ensured in the specific composite ceramic body by controlling the size of the internal defect.

具体的には、本発明者は、鋭意研究の結果、上記複合セラミック体の強度に最も影響を与えるものが、内部欠陥の数や割合等ではなく、内部欠陥のうちの破壊の起点となる内部欠陥のサイズ(欠陥サイズ)であることを見出した。
そして、上記特定の範囲の粒径及び割合のアルミナ粒子のマトリクスに上記特定の範囲の粒径及び割合のジルコニア粒子を分散させてなる複合セラミック体において、上記特定の試験を行って求めることのできる欠陥サイズが一定の値(55μm)を超えると、内部欠陥によって材料本来の強度を得ることができないことを見出した。
Specifically, as a result of diligent research, the inventor has found that what has the most influence on the strength of the composite ceramic body is not the number or ratio of internal defects, but the internal defect that is the starting point of destruction of internal defects. It was found to be the size of the defect (defect size).
In a composite ceramic body in which zirconia particles having a specific particle size and ratio are dispersed in a matrix of alumina particles having a specific particle size and ratio, the specific test can be performed. It has been found that when the defect size exceeds a certain value (55 μm), the inherent strength of the material cannot be obtained due to internal defects.

このようなことから、上記複合セラミック体は、十分な強度を確保することができるように、上記欠陥サイズを55μm以下としている。
これにより、複合セラミック体は、実用上必要とされる強度(例えば、600MPa以上)を十分に確保することができる。そして、被水による熱衝撃に耐え得ることのできる、耐熱衝撃性に優れたものとなる。
For this reason, the composite ceramic body has the defect size of 55 μm or less so that sufficient strength can be secured.
Thereby, the composite ceramic body can sufficiently ensure the strength (for example, 600 MPa or more) required for practical use. And it becomes the thing excellent in the thermal shock resistance which can endure the thermal shock by moisture.

上記第2の発明の複合セラミック体の製造方法では、上記のごとく、粉砕工程、第1混合工程、第2混合工程、ろ過工程、成形工程及び焼成工程を行う。
ここで、上記粉砕工程では、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を含むセラミック原料を粉砕する。これにより、内部欠陥のもととなるセラミック原料中の粗大粒子の低減を図ることができる。
In the method for producing a composite ceramic body of the second invention, as described above, the pulverization step, the first mixing step, the second mixing step, the filtration step, the forming step, and the firing step are performed.
Here, in the pulverization step, the ceramic raw material containing alumina particles and zirconia particles is pulverized. Thereby, it is possible to reduce coarse particles in the ceramic raw material that causes internal defects.

また、上記第1混合工程では、セラミック原料に分散剤を添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合する。高圧ホモジナイザによるせん断力を利用した混合により、分散剤の高分子を破壊することなく、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を良好に分散させることができる。これにより、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を一次粒子レベルで均一に分散させた分散スラリー材料を得ることができる。   In the first mixing step, a dispersant is added to the ceramic raw material and mixed using a high-pressure homogenizer. By mixing using a shearing force by a high-pressure homogenizer, alumina particles and zirconia particles can be favorably dispersed without destroying the polymer of the dispersant. Thereby, a dispersed slurry material in which alumina particles and zirconia particles are uniformly dispersed at the primary particle level can be obtained.

また、上記第2混合工程では、分散スラリー材料にバインダを添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合する。ここでも、高圧ホモジナイザによるせん断力を利用した混合により、アルミナ粒子及びジルコニア粒子の分散状態を保ったまま、バインダの高分子を破壊することなく、これらを良好に混合した成形用スラリー材料を得ることができる。
また、混合工程を2段階に分け、先の上記第1混合工程において分散剤だけを予め混合することにより、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を均一に分散させるという分散剤の効果をより有効に発揮することができる。
In the second mixing step, a binder is added to the dispersed slurry material and mixed using a high-pressure homogenizer. Also here, by mixing using a shearing force by a high-pressure homogenizer, a molding slurry material in which these are well mixed without breaking the binder polymer while maintaining the dispersed state of the alumina particles and zirconia particles is obtained. Can do.
Moreover, the mixing process is divided into two stages, and the effect of the dispersing agent of uniformly dispersing the alumina particles and the zirconia particles is more effectively exhibited by mixing only the dispersing agent in advance in the first mixing process. Can do.

また、上記ろ過工程では、成形用スラリー材料をろ過することにより、内部欠陥のもととなる成形用スラリー材料中の異物、粗大粒子、凝集粒子、バインダの未溶解物等を除去することができる。
また、上記ろ過工程を上記成形工程直前に行うことにより、内部欠陥のもととなる異物等の残留を抑制する効果をより一層高めることができる。
In the filtration step, foreign matters, coarse particles, aggregated particles, undissolved binders, and the like in the molding slurry material that causes internal defects can be removed by filtering the molding slurry material. .
Moreover, the effect which suppresses the residue of the foreign material etc. which become the origin of an internal defect can be improved further by performing the said filtration process just before the said shaping | molding process.

そして、上記の粉砕工程、第1混合工程、第2混合工程及びろ過工程を行った後、上記成形工程及び上記焼成工程を行うことにより、上記第1の発明の複合セラミック体、すなわち上記欠陥サイズが小さく、該欠陥サイズが55μm以下の複合セラミック体を得ることができる。また、この複合セラミック体は、上述したような強度が高く、耐熱衝撃性に優れたものとなる。   And after performing said grinding | pulverization process, a 1st mixing process, a 2nd mixing process, and a filtration process, the composite ceramic body of the said 1st invention, ie, the said defect size, is performed by performing the said formation process and the said baking process. And a composite ceramic body having a defect size of 55 μm or less can be obtained. Further, this composite ceramic body has high strength as described above and has excellent thermal shock resistance.

このように、本発明によれば、強度が高く、耐熱衝撃性に優れた複合セラミック体及びその製造方法を提供することができる。   Thus, according to the present invention, a composite ceramic body having high strength and excellent thermal shock resistance and a method for producing the same can be provided.

実施例1における、複合セラミック体を模式的に示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a composite ceramic body in Example 1. 実施例1における、複合セラミック体の4点曲げ試験方法を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a four-point bending test method for a composite ceramic body in Example 1. 実施例1における、複合セラミック体の破面を示すSEM写真。2 is an SEM photograph showing a fracture surface of a composite ceramic body in Example 1. FIG. 実施例1における、複合セラミック体の破壊の起点となった内部欠陥を示すSEM写真。The SEM photograph which shows the internal defect used as the starting point of destruction of the composite ceramic body in Example 1. FIG. 実施例1における、投影した内部欠陥を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a projected internal defect in the first embodiment. 実施例1における、欠陥サイズと欠陥位置での強度との関係を示すグラフ。3 is a graph showing the relationship between the defect size and the strength at the defect position in Example 1. 実施例2における、ガスセンサの構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the gas sensor in Example 2. FIG. 実施例2における、ガスセンサ素子の構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the gas sensor element in Example 2. FIG.

上記第1の発明において、上記複合セラミック体は、平均粒径0.5〜1μmのアルミナ粒子のマトリクスに平均粒径0.3μm以下のジルコニア粒子を分散させてなる。
アルミナ粒子の平均粒径が0.5μm未満の場合には、焼成温度が低くなり、相対密度を高く維持することが困難となるため、複合セラミック体の強度が低下するおそれがある。一方、アルミナ粒子の平均粒径が1μmを超える場合には、アルミナ粒子の粒成長を抑制することが困難となり、複合セラミック体の強度が低下するおそれがある。
また、ジルコニア粒子の平均粒径が0.3μmを超える場合には、ジルコニア粒子を存在する部分に応力が発生し、亀裂等の起点となり、複合セラミック体の強度が低下するおそれがある。
In the first invention, the composite ceramic body is obtained by dispersing zirconia particles having an average particle size of 0.3 μm or less in a matrix of alumina particles having an average particle size of 0.5 to 1 μm.
When the average particle size of the alumina particles is less than 0.5 μm, the firing temperature becomes low and it becomes difficult to maintain a high relative density, so that the strength of the composite ceramic body may be lowered. On the other hand, when the average particle size of the alumina particles exceeds 1 μm, it is difficult to suppress the particle growth of the alumina particles, and the strength of the composite ceramic body may be reduced.
Moreover, when the average particle diameter of a zirconia particle exceeds 0.3 micrometer, stress will generate | occur | produce in the part which has a zirconia particle, it may become a starting point of a crack etc., and there exists a possibility that the intensity | strength of a composite ceramic body may fall.

また、上記複合セラミック体は、アルミナ粒子とジルコニア粒子の重量割合は、95:5〜80:20である。
上記重量割合を超えてジルコニアの重量割合が大きくなると、ジルコニア粒子が凝集しやすくなり、粒径の大きいジルコニア粒子がアルミナ粒子のマトリクス内に欠陥として存在することとなって、複合セラミック体の強度が低下するおそれがある。一方、上記重量割合を超えてジルコニアの重量割合が小さくなると、アルミナ粒子の粒界の強度が低下すると共に、アルミナ粒子の粒成長を抑制することが困難となり、複合セラミック体の強度が低下するおそれがある。
In the composite ceramic body, the weight ratio of alumina particles to zirconia particles is 95: 5 to 80:20.
When the weight ratio of zirconia increases beyond the above weight ratio, the zirconia particles tend to aggregate, and zirconia particles having a large particle diameter are present as defects in the matrix of alumina particles, so that the strength of the composite ceramic body is increased. May decrease. On the other hand, if the weight ratio of zirconia is smaller than the above weight ratio, the strength of the grain boundaries of the alumina particles is lowered, and it is difficult to suppress the grain growth of the alumina particles, and the strength of the composite ceramic body may be lowered. There is.

また、上記複合セラミック体は、JIS R 1601に基づく4点曲げ試験を行った複合セラミック体の破面を観察し、破壊の起点となった内部欠陥の投影面積の平方根を欠陥サイズとした場合に、その欠陥サイズが55μm以下である。
上記欠陥サイズが55μmを超える場合には、内部欠陥によって材料本来の強度を得ることができないおそれがある。すなわち、十分な強度を確保することができないおそれがある。
Further, the composite ceramic body is obtained by observing the fracture surface of the composite ceramic body that has been subjected to a four-point bending test based on JIS R 1601, and setting the square root of the projected area of the internal defect that is the starting point of the fracture as the defect size. The defect size is 55 μm or less.
If the defect size exceeds 55 μm, the inherent strength of the material may not be obtained due to internal defects. That is, there is a possibility that sufficient strength cannot be secured.

また、上記欠陥サイズは、例えば、次のようにして求めることができる。
すなわち、上記複合セラミック体の試験体に対してJIS R 1601に基づく4点曲げ試験を行う。次いで、4点曲げ試験を行った後の試験体の破面(破断面)をSEM(走査型電子顕微鏡)等で観察する。次いで、破壊の起点となった内部欠陥を特定する。ここで、内部欠陥とは、複合セラミック体内に存在する異物、粗大粒子、気孔等のことである。次いで、特定した内部欠陥の投影面積Aを求め、この投影面積Aから欠陥サイズBを求める。なお、欠陥サイズBは、投影面積Aの平方根√Aである。
Moreover, the said defect size can be calculated | required as follows, for example.
That is, a four-point bending test based on JIS R 1601 is performed on the test body of the composite ceramic body. Next, the fracture surface (fracture surface) of the specimen after the four-point bending test is observed with an SEM (scanning electron microscope) or the like. Next, the internal defect that is the starting point of destruction is specified. Here, the internal defects are foreign matters, coarse particles, pores and the like existing in the composite ceramic body. Next, the projected area A of the identified internal defect is obtained, and the defect size B is obtained from the projected area A. The defect size B is the square root √A of the projected area A.

また、破壊の起点となった内部欠陥の特定は、まず、試験体の破面の模様の流れ等から、破壊の起点となった部分を特定する。例えば、破面のある部分から放射状に模様が形成されていれば、その部分が破壊の起点であると推定することができる。次いで、破壊の起点となった部分に存在する内部欠陥を確認し、これを破壊の起点となった内部欠陥として特定する。   In order to identify the internal defect that is the starting point of the destruction, first, the part that is the starting point of the destruction is specified based on the flow pattern of the fracture surface of the specimen. For example, if a pattern is formed radially from a part having a fracture surface, it can be estimated that the part is the starting point of the destruction. Next, an internal defect existing in the part that is the starting point of destruction is confirmed, and this is specified as the internal defect that is the starting point of destruction.

また、上記内部欠陥の大きさが25μm以下であることが好ましい(請求項2)。
この場合には、複合セラミック体は、より強度が高く、より耐熱衝撃性に優れたものとなる。
Moreover, it is preferable that the size of the internal defect is 25 μm or less.
In this case, the composite ceramic body has higher strength and better thermal shock resistance.

また、上記複合セラミック体は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子の一部を構成することが好ましい(請求項3)。
すなわち、複合セラミック体は、強度が高く、耐熱衝撃性に優れている。そのため、ガスセンサ素子を構成するセラミック材料として用いた場合には、ガスセンサ素子の被水割れを防止することができる。
Moreover, it is preferable that the said composite ceramic body comprises a part of gas sensor element for detecting the specific gas density | concentration in to-be-measured gas (Claim 3).
That is, the composite ceramic body has high strength and excellent thermal shock resistance. For this reason, when the gas sensor element is used as a ceramic material, water cracking of the gas sensor element can be prevented.

上記第2の発明において、上記粉砕工程では、ボールミル等によりセラミック原料の粉砕を行うことができる。   In the second aspect, in the pulverization step, the ceramic raw material can be pulverized by a ball mill or the like.

(実施例1)
本発明の実施例にかかる複合セラミック体及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例では、本発明の実施例として、5つの複合セラミック体(試料E1〜E5)を作製すると共に、本発明の比較例として、2つの複合セラミック体(試料C1、C2)を作製した。そして、これらの複合セラミック体について、強度特性を評価した。
以下、これを詳説する。
Example 1
A composite ceramic body according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
In this example, five composite ceramic bodies (samples E1 to E5) were prepared as examples of the present invention, and two composite ceramic bodies (samples C1 and C2) were manufactured as comparative examples of the present invention. And the strength characteristic was evaluated about these composite ceramic bodies.
This will be described in detail below.

実施例の複合セラミック体(試料E1〜E5)は、図1に示すごとく、平均粒径0.5〜1μmのアルミナ粒子11のマトリクスに粒径0.3μm以下のジルコニア粒子12を分散させてなり、アルミナ粒子11とジルコニア粒子12との含有量が両者の重量%比で80:20〜95:5である複合セラミック体1である。
そして、JIS R 1601に基づく4点曲げ試験を行った複合セラミック体1の破面を観察し、破壊の起点となった内部欠陥の投影面積の平方根を欠陥サイズとした場合に、その欠陥サイズが55μm以下である。
As shown in FIG. 1, the composite ceramic bodies (samples E1 to E5) of the examples are obtained by dispersing zirconia particles 12 having a particle size of 0.3 μm or less in a matrix of alumina particles 11 having an average particle size of 0.5 to 1 μm. In the composite ceramic body 1, the content of the alumina particles 11 and the zirconia particles 12 is 80:20 to 95: 5 in terms of a weight percent ratio of both.
When the fracture surface of the composite ceramic body 1 subjected to the four-point bending test based on JIS R 1601 is observed, and the square root of the projected area of the internal defect that is the starting point of the fracture is defined as the defect size, the defect size is 55 μm or less.

一方、比較例の複合セラミック体(試料C1、C2)は、実施例の複合セラミック体(試料E1〜E5)とは基本的な構成が同じであり、欠陥サイズが55μmを超えるという点で異なるものである。   On the other hand, the composite ceramic bodies of the comparative examples (samples C1 and C2) have the same basic configuration as the composite ceramic bodies of the examples (samples E1 to E5), and are different in that the defect size exceeds 55 μm. It is.

次に、実施例の複合セラミック体(試料E1〜E5)の製造方法について説明する。
実施例の複合セラミック体は、粉砕工程、第1混合工程、第2混合工程、ろ過工程、成形工程及び焼成工程を有する以下の製造方法により作製した。
Next, the manufacturing method of the composite ceramic body (samples E1-E5) of an Example is demonstrated.
The composite ceramic body of the example was manufactured by the following manufacturing method including a pulverization step, a first mixing step, a second mixing step, a filtration step, a forming step, and a firing step.

粉砕工程では、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を含むセラミック原料に溶媒を添加し、セラミック原料の粗大粒子を粉砕する。
第1混合工程では、セラミック原料に分散剤を添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を分散させた分散スラリー材料を得る。
第2混合工程では、分散スラリー材料にバインダを添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、成形用スラリー材料を得る。
ろ過工程では、成形用スラリー材料をろ過する。
成形工程では、ろ過した成形用スラリー材料を成形することにより、成形体を得る。
焼成工程では、成形体を焼成することにより、複合セラミック体を得る。
In the pulverization step, a solvent is added to the ceramic raw material containing alumina particles and zirconia particles, and coarse particles of the ceramic raw material are pulverized.
In the first mixing step, a dispersing agent is added to the ceramic raw material and mixed using a high-pressure homogenizer to obtain a dispersed slurry material in which alumina particles and zirconia particles are dispersed.
In the second mixing step, a molding slurry material is obtained by adding a binder to the dispersed slurry material and mixing using a high-pressure homogenizer.
In the filtration step, the molding slurry material is filtered.
In the molding step, a molded body is obtained by molding the filtered molding slurry material.
In the firing step, a composite ceramic body is obtained by firing the formed body.

具体的には、粉砕工程では、アルミナ原料(AKP−53:住友化学製)及びジルコニア原料(KZ−0Y−LSF:共立マテリアル製)を所定の重量%比(80:20〜95:5)で含むセラミック原料に、溶媒としてのエタノール等を添加する。そして、セラミック原料の粗大粒子を粉砕するため、ボールミルを用いて24時間粉砕する。   Specifically, in the pulverization step, alumina raw material (AKP-53: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and zirconia raw material (KZ-0Y-LSF: manufactured by Kyoritsu Material) are used at a predetermined weight% ratio (80:20 to 95: 5). Ethanol or the like as a solvent is added to the ceramic raw material. And in order to grind | pulverize the coarse particle of a ceramic raw material, it grind | pulverizes for 24 hours using a ball mill.

次いで、第1混合工程では、目開き200μmのフィルタでポットカス等の異物を除去した後、セラミック原料に分散剤(フローレンWK−13E:共栄社化学製)を添加する。分散剤は、セラミック原料100重量%に対して2重量%添加する。そして、高圧ホモジナイザを用いて10分混合することにより、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を一次粒子レベルで分散させた分散スラリー材料を得る。   Next, in the first mixing step, foreign matters such as pot casks are removed with a filter having an opening of 200 μm, and then a dispersant (Floren WK-13E: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) is added to the ceramic raw material. The dispersant is added in an amount of 2% by weight based on 100% by weight of the ceramic raw material. Then, by mixing for 10 minutes using a high-pressure homogenizer, a dispersed slurry material in which alumina particles and zirconia particles are dispersed at the primary particle level is obtained.

次いで、第2混合工程では、分散スラリー材料にバインダ(PVB:電気化学工業製)及び可塑剤(フラル酸ベンジルブチル:和光純薬工業製)を添加する。バインダ及び可塑剤は、セラミック原料100重量%に対してそれぞれ9重量%、5.5重量%添加する。また、バインダ及び可塑剤は、予め溶媒としてのエタノール等に溶解しておき、これを分散スラリー材料に添加する。そして、高圧ホモジナイザを用いて10分混合することにより、成形用スラリー材料を得る。その後、減圧雰囲気中で成形用スラリー材料を撹拌しながら、溶媒の一部を蒸発させ、所定のスラリー粘度(7〜10Pa・s)に調整する。   Next, in the second mixing step, a binder (PVB: manufactured by Denki Kagaku Kogyo) and a plasticizer (benzyl butyl falarate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added to the dispersed slurry material. The binder and the plasticizer are added at 9% by weight and 5.5% by weight, respectively, with respect to 100% by weight of the ceramic raw material. Further, the binder and the plasticizer are previously dissolved in ethanol or the like as a solvent and added to the dispersed slurry material. And the slurry material for shaping | molding is obtained by mixing for 10 minutes using a high voltage | pressure homogenizer. Thereafter, a part of the solvent is evaporated while stirring the molding slurry material in a reduced-pressure atmosphere, and adjusted to a predetermined slurry viscosity (7 to 10 Pa · s).

次いで、ろ過工程では、成形用スラリー材料をろ過する。このとき、ろ過後の粒径が10μm以下となるようなフィルタを用い、そのフィルタに成形用スラリー材料を通過させてろ過を行う。これにより、成形用スラリー材料中の異物、粗大粒子、凝集粒子、バインダの未溶解物等を除去する。   Next, in the filtration step, the molding slurry material is filtered. At this time, a filter having a particle size after filtration of 10 μm or less is used, and filtration is performed by passing the molding slurry material through the filter. This removes foreign matters, coarse particles, aggregated particles, undissolved binders, and the like in the molding slurry material.

次いで、成形工程では、成形用スラリー材料を用いて、ドクターブレード法によりシート成形し、乾燥させる。これにより、アルミナシート(成形体)を得る。
次いで、焼成工程では、得られたアルミナシートを複数積層し、85℃、50MPaの条件で冷間等方圧プレス(CIP)により圧着した後、所定の寸法にカットする。そして、500℃、25時間の条件で脱脂を行う。このとき、500℃までの昇温には5日程度かける。その後、電気炉(大気雰囲気)で所定の温度まで150℃/時間で昇温し、1時間保持することにより、焼成を行う。
以上により、実施例の複合セラミック体(試料E1〜E5)を得る。
Next, in the forming step, the forming slurry material is used to form a sheet by a doctor blade method and then dried. Thereby, an alumina sheet (molded body) is obtained.
Next, in the firing step, a plurality of the obtained alumina sheets are stacked, pressed by a cold isostatic press (CIP) under the conditions of 85 ° C. and 50 MPa, and then cut into a predetermined dimension. And degreasing is performed on the conditions of 500 degreeC and 25 hours. At this time, the temperature rise to 500 ° C. takes about 5 days. Thereafter, the temperature is raised to a predetermined temperature at 150 ° C./hour in an electric furnace (atmosphere) and held for 1 hour to perform firing.
The composite ceramic body (samples E1-E5) of an Example is obtained by the above.

次に、比較例の複合セラミック体(試料C1、C2)の製造方法について説明する。
比較例の複合セラミック体は、以下の製造方法により作製した。
Next, a method for manufacturing the composite ceramic body (samples C1 and C2) of the comparative example will be described.
The composite ceramic body of the comparative example was produced by the following manufacturing method.

具体的には、まず、アルミナ原料(AKP−53:住友化学製)及びジルコニア原料(KZ−0Y−LSF:共立マテリアル製)を所定の重量%比(80:20〜95:5)で含むセラミック原料に、溶媒としてのエタノール等を添加する。また、分散剤(フローレンWK−13E:共栄社化学製)をセラミック原料100重量%に対して2重量%添加する。   Specifically, first, a ceramic containing an alumina raw material (AKP-53: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and a zirconia raw material (KZ-0Y-LSF: manufactured by Kyoritsu Materials Co., Ltd.) in a predetermined weight% ratio (80:20 to 95: 5). Ethanol or the like as a solvent is added to the raw material. Further, 2% by weight of a dispersant (Floren WK-13E: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) is added to 100% by weight of the ceramic raw material.

さらに、バインダ(PVB:電気化学工業製)及び可塑剤(フラル酸ベンジルブチル:和光純薬工業製)をセラミック原料100重量%に対してそれぞれ9重量%、5.5重量%添加する。バインダ及び可塑剤は、予め溶媒としてのエタノール等に溶解しておき、これを添加する。そして、ボールミルを用いて24時間粉砕・混合することにより、成形用スラリー材料を得る。   Furthermore, a binder (PVB: manufactured by Denki Kagaku Kogyo) and a plasticizer (benzyl butyl furarate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are respectively added at 9% by weight and 5.5% by weight with respect to 100% by weight of the ceramic raw material. The binder and the plasticizer are previously dissolved in ethanol as a solvent and added. And the slurry material for shaping | molding is obtained by grind | pulverizing and mixing for 24 hours using a ball mill.

次いで、目開き200μmのフィルタでポットカス等の異物を除去した後、減圧雰囲気中で成形用スラリー材料を撹拌しながら、溶媒の一部を蒸発させ、所定のスラリー粘度(7〜10Pa・s)に調整する。
その後は、実施例の複合セラミック体の製造方法において説明したろ過工程、成形工程及び焼成工程と同様の工程を行う。
以上により、比較例の複合セラミック体(試料C1、C2)を得る。
Next, after removing foreign matters such as pot residue with a filter having an opening of 200 μm, a part of the solvent is evaporated while stirring the molding slurry material in a reduced-pressure atmosphere to obtain a predetermined slurry viscosity (7 to 10 Pa · s). adjust.
Thereafter, the same steps as the filtration step, the forming step, and the firing step described in the method for producing the composite ceramic body of the example are performed.
Thus, the composite ceramic body (samples C1 and C2) of the comparative example is obtained.

次に、作製した複合セラミック体(試料E1〜E5、試料C1、C2)について、強度特性を評価した。
具体的には、まず、複合セラミック体の試験体に対して曲げ強度試験を行い、その曲げ強度試験を行った試験体を用いて、欠陥サイズ及び欠陥位置での強度を測定した。
Next, strength characteristics of the produced composite ceramic bodies (samples E1 to E5, samples C1 and C2) were evaluated.
Specifically, first, a bending strength test was performed on the composite ceramic body specimen, and the strength at the defect size and defect position was measured using the specimen subjected to the bending strength test.

<曲げ強度試験>
曲げ強度試験は、JIS R 1601の曲げ強さ試験方法にしたがって4点曲げ試験を行った。そして、破壊した際の荷重を測定し、その荷重から4点曲げ強度を求めた。
なお、曲げ強度試験では、図2に示すごとく、長さ40.0mm、幅4.0mm、厚さ3.0mmに加工した試験体2を用いた。また、支点31間の距離(支点間距離)は、上側の支点間距離D1を10.0mm、下側の支点間距離D2を30.0mmとし、上側の支点31に荷重Fを負荷した。
<Bending strength test>
The bending strength test was a four-point bending test according to the bending strength test method of JIS R 1601. And the load at the time of breaking was measured, and 4 point | piece bending strength was calculated | required from the load.
In the bending strength test, as shown in FIG. 2, a test body 2 processed to have a length of 40.0 mm, a width of 4.0 mm, and a thickness of 3.0 mm was used. The distance between the fulcrums 31 (distance between fulcrums) was set such that the upper fulcrum distance D1 was 10.0 mm, the lower fulcrum distance D2 was 30.0 mm, and the load F was applied to the upper fulcrum 31.

<欠陥サイズの測定>
まず、曲げ強度試験を行った試験体の破面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、破壊の起点となった内部欠陥を特定する。
具体的には、図3に示すごとく、試験体2の破面20全体を観察し、破面20の模様の流れ等から、破壊の起点となった部分を特定する。ここで、4点曲げ試験では、図2に示すごとく、厚さ方向の一方側の面(圧縮面201)には圧縮応力、他方側の面(引張面202)には引張応力が作用する。セラミックは、一般的に引張応力に弱いため、破壊の起点は引張応力が作用する側(引張面202側)に存在する。図3では、破面20における引張面202側のP部分から放射状に模様が形成されていることから、このP部分を破壊の起点となった部分として特定する。
<Measurement of defect size>
First, the fracture surface of the specimen subjected to the bending strength test is observed with an SEM (scanning electron microscope) to identify the internal defect that is the starting point of the fracture.
Specifically, as shown in FIG. 3, the entire fractured surface 20 of the specimen 2 is observed, and the part that is the starting point of the fracture is specified from the flow of the pattern on the fractured surface 20. Here, in the four-point bending test, as shown in FIG. 2, compressive stress acts on one surface (compression surface 201) in the thickness direction, and tensile stress acts on the other surface (tensile surface 202). Since ceramic is generally weak to tensile stress, the starting point of fracture exists on the side on which tensile stress acts (the tensile surface 202 side). In FIG. 3, since the pattern is formed radially from the P portion on the tensile surface 202 side of the fracture surface 20, the P portion is specified as the portion that is the starting point of the fracture.

次いで、図4に示すごとく、破壊の起点として特定した部分(図3のP部分)を拡大観察し、異物、粗大粒子、気孔等の内部欠陥21を確認し、これを破壊の起点となった内部欠陥21として特定する。
次いで、図5に示すごとく、特定した内部欠陥21部分だけを投影し、その投影面積Aを求める。そして、投影面積Aから欠陥サイズB(=√A)を求める。
Next, as shown in FIG. 4, the portion specified as the starting point of destruction (P portion in FIG. 3) was enlarged to observe internal defects 21 such as foreign matters, coarse particles, pores, and the like, which became the starting point of destruction The internal defect 21 is specified.
Next, as shown in FIG. 5, only the identified internal defect 21 portion is projected, and the projection area A is obtained. Then, the defect size B (= √A) is obtained from the projected area A.

<欠陥位置での強度>
曲げ強度試験を行った試験体において、厚さ方向の中間位置で作用する応力は0である。よって、破壊の起点となった内部欠陥から試験体の厚さ方向の中間位置までの距離をL(図3)、曲げ強度試験において測定した4点曲げ強度をσとした場合、破壊の起点となった内部欠陥の位置での強度、すなわち欠陥位置での強度σkを以下の式から求めることができる。これにより、欠陥位置での強度σkを求める。
σk=σ(L/1.5)
<Strength at defect position>
In the specimen subjected to the bending strength test, the stress acting at the intermediate position in the thickness direction is zero. Therefore, when the distance from the internal defect that is the starting point of fracture to the intermediate position in the thickness direction of the specimen is L (FIG. 3), and the four-point bending strength measured in the bending strength test is σ, The intensity at the position of the internal defect, that is, the intensity σk at the defect position can be obtained from the following equation. Thereby, the intensity σk at the defect position is obtained.
σk = σ (L / 1.5)

次に、強度特性の評価結果を図6に示す。同図は、横軸を欠陥サイズ(μm)、縦軸を欠陥位置での強度(MPa)としている。
同図からわかるように、実施例の試料E1〜E5は、いずれも欠陥サイズが55μm以下であり、欠陥位置での強度が600MPa以上であった。一方、比較例の試料C1、C2は、いずれも欠陥サイズが55μmを超えており、欠陥位置での強度も600MPa未満であった。
Next, the evaluation results of strength characteristics are shown in FIG. In this figure, the horizontal axis represents the defect size (μm), and the vertical axis represents the strength (MPa) at the defect position.
As can be seen from the figure, all of the samples E1 to E5 of the example had a defect size of 55 μm or less and a strength at the defect position of 600 MPa or more. On the other hand, the samples C1 and C2 of the comparative example both had a defect size exceeding 55 μm, and the strength at the defect position was also less than 600 MPa.

この結果から、本発明の複合セラミック体は、強度が高く、耐熱衝撃性に優れていることがわかる。
また、複合セラミック体をガスセンサ素子等に適用する場合に必要とされる曲げ強度が600MPa以上であることから、欠陥サイズを55μm以下とすることにより、実用上必要とされる強度を十分に確保することができることがわかる。
From this result, it can be seen that the composite ceramic body of the present invention has high strength and excellent thermal shock resistance.
In addition, since the bending strength required when the composite ceramic body is applied to a gas sensor element or the like is 600 MPa or more, the strength required for practical use is sufficiently ensured by setting the defect size to 55 μm or less. You can see that

また、同図から、欠陥サイズが大きくなるにしたがって強度が低下する領域と、欠陥サイズによらないでほぼ一定の強度を示す領域とがあることがわかる。この境界は、欠陥サイズが25μm付近である。したがって、実用上必要とされる強度をより確実に得ようとするためには、欠陥サイズを25μm以下とすることが好ましいことがわかる。   It can also be seen from the figure that there are regions where the strength decreases as the defect size increases, and regions where the strength is almost constant regardless of the defect size. This boundary has a defect size of around 25 μm. Therefore, it can be seen that the defect size is preferably 25 μm or less in order to more surely obtain the practically required strength.

(実施例2)
本例は、図7、図8に示すごとく、ガスセンサ8に内蔵されるガスセンサ素子7の一部に、本発明の複合セラミック体を適用した例である。
図7に示すごとく、ガスセンサ素子7は、被測定ガス(排ガス)中の特定ガス濃度(酸素濃度)を検出するためのガスセンサ8に内蔵されるものである。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 7 and 8, the composite ceramic body of the present invention is applied to a part of the gas sensor element 7 built in the gas sensor 8.
As shown in FIG. 7, the gas sensor element 7 is built in the gas sensor 8 for detecting a specific gas concentration (oxygen concentration) in the gas to be measured (exhaust gas).

ガスセンサ8は、ガスセンサ素子7と、ガスセンサ素子7を内側に挿通保持する絶縁碍子81と、絶縁碍子81を内側に挿通保持するハウジング82と、ハウジング82の基端側に配設された大気側カバー83と、ハウジング82の先端側に配設されると共にガスセンサ素子7を保護する素子カバー84とを有する。
素子カバー84は、外側カバー841と内側カバー842とからなる二重構造のカバーにより構成されており、被測定ガスを導通させるための導通孔843が設けられている。
The gas sensor 8 includes a gas sensor element 7, an insulator 81 that inserts and holds the gas sensor element 7 inside, a housing 82 that inserts and holds the insulator 81 inside, and an atmosphere-side cover disposed on the base end side of the housing 82. 83 and an element cover 84 that is disposed on the front end side of the housing 82 and protects the gas sensor element 7.
The element cover 84 is configured by a double-structured cover including an outer cover 841 and an inner cover 842, and is provided with a conduction hole 843 for conducting a gas to be measured.

図8に示すごとく、ガスセンサ素子7は、ジルコニアからなる酸素イオン伝導性の固体電解質体71を有する。固体電解質体71の一方の面には、白金からなる被測定ガス側電極72が設けられている。また、固体電解質体71の他方の面には、白金からなる基準ガス側電極73が設けられている。   As shown in FIG. 8, the gas sensor element 7 has an oxygen ion conductive solid electrolyte body 71 made of zirconia. On one surface of the solid electrolyte body 71, a measurement gas side electrode 72 made of platinum is provided. A reference gas side electrode 73 made of platinum is provided on the other surface of the solid electrolyte body 71.

固体電解質体71の他方の面には、基準ガス室形成層74が積層されている。基準ガス室形成層74には、溝部741が設けられており、この溝部741によって基準ガス室740が形成されている。基準ガス室740は、基準ガス(大気)を導入することができるよう構成されている。   A reference gas chamber forming layer 74 is laminated on the other surface of the solid electrolyte body 71. The reference gas chamber forming layer 74 is provided with a groove 741, and a reference gas chamber 740 is formed by the groove 741. The reference gas chamber 740 is configured to be able to introduce a reference gas (atmosphere).

基準ガス室形成層74における固体電解質体71とは反対側の面には、ヒータ層75が積層されている。ヒータ層75には、通電により発熱する発熱体(ヒータ)751が基準ガス室形成層74と対面するよう設けられている。発熱体751は、通電によって発熱させることにより、ガスセンサ素子7を活性温度まで加熱することができるよう構成されている。   A heater layer 75 is laminated on the surface of the reference gas chamber forming layer 74 opposite to the solid electrolyte body 71. The heater layer 75 is provided with a heating element (heater) 751 that generates heat when energized so as to face the reference gas chamber forming layer 74. The heating element 751 is configured to heat the gas sensor element 7 to the activation temperature by generating heat by energization.

固体電解質体71の一方の面には、開口部761を有する絶縁層76が積層されている。また、絶縁層76における固体電解質体71とは反対側の面には、ガス透過性の多孔質の拡散抵抗層77が積層されている。また、固体電解質体71と絶縁層76の開口部761と拡散抵抗層77とにより覆われた場所には、被測定ガス室760が形成されている。被測定ガス室760は、被測定ガス(排ガス)を拡散抵抗層77から導入することができるよう構成されている。
拡散抵抗層77における絶縁層76とは反対側の面には、遮蔽層78が積層されている。
An insulating layer 76 having an opening 761 is stacked on one surface of the solid electrolyte body 71. A gas permeable porous diffusion resistance layer 77 is laminated on the surface of the insulating layer 76 opposite to the solid electrolyte body 71. A gas chamber 760 to be measured is formed at a location covered by the solid electrolyte body 71, the opening 761 of the insulating layer 76, and the diffusion resistance layer 77. The measured gas chamber 760 is configured such that the measured gas (exhaust gas) can be introduced from the diffusion resistance layer 77.
A shielding layer 78 is laminated on the surface of the diffusion resistance layer 77 opposite to the insulating layer 76.

そして、本例では、ガスセンサ素子7のうち、ヒータ層75、基準ガス室形成層74、絶縁層76、拡散抵抗層77及び遮蔽層78は、本発明の複合セラミック体により構成されている。
すなわち、これらの層は、アルミナ粒子のマトリクスにジルコニア粒子を分散させてなる本発明の複合セラミック体である。
In this example, in the gas sensor element 7, the heater layer 75, the reference gas chamber forming layer 74, the insulating layer 76, the diffusion resistance layer 77, and the shielding layer 78 are composed of the composite ceramic body of the present invention.
That is, these layers are the composite ceramic body of the present invention in which zirconia particles are dispersed in a matrix of alumina particles.

次に、本例の作用効果について説明する。
本例の場合、複合セラミック体は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子7の一部を構成している。そして、複合セラミック体は、強度が高く、耐熱衝撃性に優れたものである。これにより、ガスセンサ素子7の被水割れを防止することができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the case of this example, the composite ceramic body constitutes a part of the gas sensor element 7 for detecting the specific gas concentration in the gas to be measured. The composite ceramic body is high in strength and excellent in thermal shock resistance. Thereby, the water crack of the gas sensor element 7 can be prevented.

1 複合セラミック体
11 アルミナ粒子
12 ジルコニア粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite ceramic body 11 Alumina particle 12 Zirconia particle

Claims (4)

平均粒径0.5〜1μmのアルミナ粒子のマトリクスに粒径0.3μm以下のジルコニア粒子を分散させてなり、上記アルミナ粒子と上記ジルコニア粒子との含有量が両者の重量%比で80:20〜95:5である複合セラミック体であって、
JIS R 1601に基づく4点曲げ試験を行った上記複合セラミック体の破面を観察し、破壊の起点となった内部欠陥の投影面積の平方根を欠陥サイズとした場合に、その欠陥サイズが55μm以下であることを特徴とする複合セラミック体。
A zirconia particle having a particle size of 0.3 μm or less is dispersed in a matrix of alumina particles having an average particle size of 0.5 to 1 μm, and the content of the alumina particles and the zirconia particles is 80:20 in a weight ratio of both. A composite ceramic body of ~ 95: 5,
When the fracture surface of the composite ceramic body subjected to the four-point bending test based on JIS R 1601 is observed and the square root of the projected area of the internal defect that is the origin of the fracture is defined as the defect size, the defect size is 55 μm or less. A composite ceramic body characterized by
請求項1に記載の複合セラミック体において、上記欠陥サイズが25μm以下であることを特徴とする複合セラミック体。   2. The composite ceramic body according to claim 1, wherein the defect size is 25 μm or less. 3. 請求項1又は2に記載の複合セラミック体において、該複合セラミック体は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子の一部を構成することを特徴とする複合セラミック体。   3. The composite ceramic body according to claim 1, wherein the composite ceramic body constitutes a part of a gas sensor element for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured. 請求項1〜3に記載の複合セラミック体を製造する方法であって、
上記アルミナ粒子及び上記ジルコニア粒子を含むセラミック原料に溶媒を添加し、該セラミック原料の粗大粒子を粉砕する粉砕工程と、
上記セラミック原料に分散剤を添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、上記アルミナ粒子及び上記ジルコニア粒子を分散させた分散スラリー材料を得る第1混合工程と、
上記分散スラリー材料にバインダを添加し、高圧ホモジナイザを用いて混合することにより、成形用スラリー材料を得る第2混合工程と、
上記成形用スラリー材料をろ過するろ過工程と、
ろ過した上記成形用スラリー材料を成形することにより、成形体を得る成形工程と、
上記成形体を焼成することにより、上記複合セラミック体を得る焼成工程とを有することを特徴とする複合セラミック体の製造方法。
A method for producing the composite ceramic body according to claim 1,
Adding a solvent to the ceramic raw material containing the alumina particles and the zirconia particles, and crushing coarse particles of the ceramic raw material;
A first mixing step of obtaining a dispersed slurry material in which the alumina particles and the zirconia particles are dispersed by adding a dispersant to the ceramic raw material and mixing with a high-pressure homogenizer;
A second mixing step of obtaining a molding slurry material by adding a binder to the dispersion slurry material and mixing using a high-pressure homogenizer;
A filtration step of filtering the molding slurry material;
A molding step for obtaining a molded body by molding the filtered slurry material for molding, and
A method for producing a composite ceramic body, comprising: a firing step of obtaining the composite ceramic body by firing the molded body.
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