JP2014144897A - Alumina-based sintered compact, and voltage-resistant member obtained by using the same - Google Patents

Alumina-based sintered compact, and voltage-resistant member obtained by using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014144897A
JP2014144897A JP2013015760A JP2013015760A JP2014144897A JP 2014144897 A JP2014144897 A JP 2014144897A JP 2013015760 A JP2013015760 A JP 2013015760A JP 2013015760 A JP2013015760 A JP 2013015760A JP 2014144897 A JP2014144897 A JP 2014144897A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alumina
voltage
spinel
transition metal
sintered body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013015760A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6151522B2 (en
Inventor
Satoshi Toyoda
諭史 豊田
Hidehiro Takenoshita
英博 竹之下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2013015760A priority Critical patent/JP6151522B2/en
Publication of JP2014144897A publication Critical patent/JP2014144897A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6151522B2 publication Critical patent/JP6151522B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alumina-based sintered compact hardly causing creeping dielectric breakdown due to the voltage to be applied thereto, and to provide a voltage-resistant member obtained by using the alumina-based sintered compact.SOLUTION: The alumina-based sintered compact contains alumina being a main crystal and spinel being another crystal of a compound oxide of an alkaline-earth metal and aluminum and can be made to hardly cause the creeping dielectric breakdown due to the voltage to be applied thereto by forming solid solutions from the alumina and a transition metal and the spinel and the transition metal. Since the voltage-resistant member, which is obtained by using the alumina-based sintered compact, hardly causes an instantaneous voltage drop, omission of data due to the instantaneous voltage drop can be minimized. Since the allowable voltage is large until the instantaneous voltage drop is caused, a creeping distance can be made shorter and consequently, the instrument or device to be mounted thereon can be miniaturized.

Description

本発明は、電圧が印可されることによる沿面絶縁破壊の起こりにくいアルミナ質焼結体およびこれを用いた耐電圧部材に関する。   The present invention relates to an alumina sintered body that hardly causes creeping dielectric breakdown due to application of a voltage, and a withstand voltage member using the same.

従来、CTスキャン等の医療機器や透過型電子顕微鏡等の分析装置に用いられるカソード−アノード間に高い電圧が印可されるX線管のハウジングや、大型加速器の壁面部材および高電圧導入端子などの高い絶縁性の求められる部位に、各種セラミックスが適用されている。   Conventionally, such as a housing of an X-ray tube to which a high voltage is applied between a cathode and an anode used in medical devices such as CT scans and analyzers such as a transmission electron microscope, a wall member of a large accelerator, a high voltage introduction terminal, etc. Various ceramics are applied to parts where high insulation is required.

例えば、特許文献1には、X線管の高電圧ブッシング(碍管)における絶縁部材として、アルミナセラミックスを用いることが提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes using alumina ceramics as an insulating member in a high voltage bushing (soot tube) of an X-ray tube.

特開平8−106828号公報JP-A-8-106828

CTスキャン等の医療機器や透過型電子顕微鏡等の分析装置のカソード−アノード間において用いられるセラミックスは、電圧が印可されるとカソード側からアノード側に向かって電子が放出され、この電子がセラミックスの表面に衝突することによって2次電子が放出される。そして、アノード側に到達する2次電子の量が許容範囲を超えたとき沿面絶縁破壊が起こる。なお、この沿面絶縁破壊は、セラミックスの表面において、酸素欠陥が多く存在するときに、電子が移動しやすく、それに伴って2次電子が多く放出されることに起因していると考えられる。   Ceramics used between the cathode and anode of medical devices such as CT scans and analyzers such as transmission electron microscopes emit electrons from the cathode side to the anode side when a voltage is applied. Secondary electrons are emitted by colliding with the surface. Then, creepage breakdown occurs when the amount of secondary electrons reaching the anode side exceeds the allowable range. It is considered that this creeping breakdown is caused by the fact that electrons easily move when there are many oxygen defects on the surface of the ceramic, and many secondary electrons are emitted accordingly.

このような沿面絶縁破壊が起こると、CTスキャン等の医療機器や透過型電子顕微鏡などの分析装置において、カソード−アノード間に印可される電圧が瞬間的に降下(以降、瞬時電圧降下と記載する。)し、重要な医療データや分析データの欠落が起こる。そのため、このような用途に用いられるセラミックスは、2次電子の放出を少なくして沿面絶縁破壊が起こることを少なくする必要がある。   When such creepage breakdown occurs, in a medical device such as a CT scan or an analyzer such as a transmission electron microscope, the voltage applied between the cathode and the anode drops instantaneously (hereinafter referred to as an instantaneous voltage drop). ) And loss of important medical and analytical data occurs. Therefore, ceramics used for such applications need to reduce the emission of secondary electrons and reduce the occurrence of creepage breakdown.

また、精度向上や軽量化の観点から、医療機器や分析装置等において小型化が望まれているが、単にカソード−アノード間の沿面距離を短くして小型化しただけでは、沿面絶縁破壊が起こりやすくなってしまうことから、小型化の要求に応えるためにも沿面絶縁破壊に至るまでの許容電圧を大きくする必要がある。   In addition, from the viewpoint of accuracy improvement and weight reduction, miniaturization is desired in medical equipment and analyzers, but creeping insulation breakdown will occur if the creepage distance between the cathode and anode is simply shortened. In order to meet the demand for miniaturization, it is necessary to increase the allowable voltage until creeping breakdown occurs.

本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、電圧が印可されることによる沿面絶縁破壊の起こりにくいアルミナ質焼結体およびこれを用いた耐電圧部材を提供することを目的とする。   The present invention has been devised to satisfy the above requirements, and an object thereof is to provide an alumina sintered body that is less likely to cause creeping breakdown due to application of a voltage, and a withstand voltage member using the same. To do.

本発明のアルミナ質焼結体は、主結晶であるアルミナと、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる酸化物の結晶であるスピネルとを含み、前記アルミナおよび前記スピネルに遷移金属が固溶していることを特徴とするものである。   The alumina-based sintered body of the present invention includes alumina as a main crystal and spinel as an oxide crystal composed of an alkaline earth metal and aluminum, and a transition metal is dissolved in the alumina and the spinel. It is characterized by this.

また、本発明の耐電圧部材は、放電が生じる部位に上記構成のアルミナ質焼結体を用いたことを特徴とするものである。   In addition, the withstand voltage member of the present invention is characterized in that the alumina sintered body having the above-described configuration is used at a site where discharge occurs.

本発明のアルミナ質焼結体によれば、主結晶であるアルミナと、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる酸化物の結晶であるスピネルとが、遷移金属を固溶していることにより、主結晶およびスピネル結晶における酸素欠陥が少なくなるため、2次電子の放出を抑制することができることから、電圧が印可されることによる沿面絶縁破壊を起こりにくくすることができる。   According to the alumina-based sintered body of the present invention, the main crystal is obtained by dissolving the transition metal in the form of alumina, which is the main crystal, and spinel, which is an oxide crystal composed of an alkaline earth metal and aluminum. Further, since oxygen defects in the spinel crystal are reduced, emission of secondary electrons can be suppressed, so that creeping breakdown due to application of voltage can be made difficult to occur.

また、本発明の耐電圧部材によれば、放電が生じる部位に、本発明のアルミナ質焼結体を用いたことにより、沿面絶縁破壊が起こりにくいため、瞬時電圧降下によるデータの欠落を少なくすることができる。また、沿面絶縁破壊に至るまでの許容電圧を大きくすることができることから、沿面距離を短くすることが可能となり、搭載する機器や装置の小型化を図ることができる。   In addition, according to the voltage-resistant member of the present invention, the use of the alumina sintered body of the present invention at the site where discharge is generated makes it difficult for creeping breakdown to occur, thereby reducing data loss due to an instantaneous voltage drop. be able to. In addition, since the allowable voltage to creepage breakdown can be increased, the creepage distance can be shortened, and the equipment and apparatus to be mounted can be reduced in size.

以下、本実施形態のアルミナ質焼結体およびこれを用いた耐電圧部材の一例について説明する。   Hereinafter, an example of the alumina sintered body of this embodiment and a withstand voltage member using the same will be described.

本実施形態のアルミナ質焼結体は、主結晶であるアルミナ(Al)と、アルカリ土類金属(M)およびアルミニウム(Al)からなる酸化物の結晶であるスピネル(MAl)とを含み、アルミナおよびスピネルに遷移金属が固溶していることを特徴としている。 The alumina sintered body of the present embodiment includes alumina (Al 2 O 3 ) that is a main crystal, and spinel (MAl 2 O 4 ) that is an oxide crystal made of alkaline earth metal (M) and aluminum (Al). ) And transition metals are dissolved in alumina and spinel.

このような構成を満たしていることにより、本実施形態のアルミナ質焼結体は、遷移金属の固溶によってアルミナおよびスピネルに存在する酸素欠陥が少なくなるため、2次電子の放出が抑制されることから、電圧が印可されることによる沿面絶縁破壊を起こりにくくすることができる。   By satisfying such a configuration, the alumina sintered body of the present embodiment has fewer oxygen defects present in alumina and spinel due to the solid solution of the transition metal, thereby suppressing the emission of secondary electrons. Therefore, it is possible to make creepage breakdown less likely to occur due to the application of voltage.

そして、電圧が印可されることによる沿面絶縁破壊が起こりにくいということは、沿面絶縁破壊に至るまでの許容電圧が大きいと言い換えることができるものであることから、CTスキャン等の医療機器や透過型電子顕微鏡等の分析装置のカソード−アノード間において本実施形態のアルミナ質焼結体を用いれば、瞬時電圧降下によるデータの欠落を少なくすることができる。併せて、沿面距離を短くすることが可能となり、搭載する機器や装置の小型化を図ることができることから、精度向上や軽量化を図ることができる。   The fact that creepage breakdown due to application of voltage is less likely to be said that the allowable voltage to creepage breakdown is large, so that medical equipment such as CT scan and transmission type If the alumina sintered body of the present embodiment is used between the cathode and anode of an analyzer such as an electron microscope, data loss due to an instantaneous voltage drop can be reduced. At the same time, the creepage distance can be shortened, and the equipment and devices to be mounted can be reduced in size, so that the accuracy and weight can be reduced.

また、スピネルが主結晶であるアルミナの粒成長を抑制し、緻密化することができることから、機械的強度に優れているとともに、沿面絶縁破壊を起こりにくいアルミナ質焼結体とすることができる。   Moreover, since the grain growth of alumina whose main crystal is spinel can be suppressed and densified, an alumina sintered body having excellent mechanical strength and less likely to cause creeping dielectric breakdown can be obtained.

なお、本実施形態のアルミナ質焼結体における主結晶とは、CuのKα線を用いたX線回折装置による測定において最も高い主ピークとしてチャートに表れるものである。得られたピークの同定については、JCPDSカードデータと照合すればよい。   In addition, the main crystal in the alumina sintered body of the present embodiment appears on the chart as the highest main peak in the measurement by an X-ray diffractometer using Cu Kα rays. What is necessary is just to collate with the JCPDS card data about identification of the obtained peak.

また、アルカリ土類金属(M)は、ベリリウム(Be),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),バリウム(Ba)およびラジウム(Ra)のいずれかからなり、遷移金属は、スカンジウム(Sc),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni),銅(Cu),イットリウム(Y)等のいずれかからなる。   The alkaline earth metal (M) is composed of any one of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra). Scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), yttrium (Y), etc. Consisting of either.

そして、アルカリ土類金属(M)およびアルミニウム(Al)からなる酸化物の結晶であるスピネル(MAl)の存在の確認については、CuのKα線を用いたX線回折装置にて測定し、JCPDSカードデータと照合して同定すればよい。 The confirmation of the presence of spinel (MAl 2 O 4 ), which is an oxide crystal composed of alkaline earth metal (M) and aluminum (Al), was measured with an X-ray diffractometer using Cu Kα rays. Then, it may be identified by collating with JCPDS card data.

また、アルミナおよびスピネルに遷移金属が固溶しているか否かについては、アルミナ質焼結体に研磨加工等を施した加工面を、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、付設のエネルギー分散型X線分光器(EDS)を用いて、各結晶粒内にスポット(φ1nm)を当てた際、遷移金属が検出されるか否かで確認することができる。   Whether the transition metal is dissolved in alumina and spinel or not is determined by observing the polished surface of the alumina sintered body with a transmission electron microscope (TEM) and attaching the attached energy dispersion. Whether or not a transition metal is detected when a spot (φ1 nm) is applied to each crystal grain using a type X-ray spectrometer (EDS) can be confirmed.

具体的には、スピネルが、例えば、MgAlであったとき、結晶粒内にスポットを当てた際、Mg,Al,O以外に遷移金属が検出されれば、検出された遷移金属がスピネルに固溶しているということができる。なお、この分析においては、φ1nmのスポットにおける質量を100質量%としたときの各元素の質量割合を知ることができる。 Specifically, when the spinel is, for example, MgAl 2 O 4 , if a transition metal is detected in addition to Mg, Al, and O when a spot is applied in the crystal grain, the detected transition metal is It can be said that it is dissolved in spinel. In this analysis, it is possible to know the mass ratio of each element when the mass at the spot of φ1 nm is 100 mass%.

なお、沿面絶縁破壊に至るまでの許容電圧は、沿面絶縁破壊到達電圧によって確認することができる。この沿面絶縁破壊到達電圧とは、カソード−アノード間において、沿面絶縁破壊によって電圧降下に至った電圧を沿面距離(カソード−アノード間の距離)で除したものであり、本実施形態のアルミナ質焼結体によれば、この沿面絶縁破壊到達電圧は6kV/mm以上となる。   The allowable voltage until creeping breakdown can be confirmed by the creeping breakdown voltage. The creeping breakdown voltage is obtained by dividing the voltage that has caused a voltage drop due to creeping breakdown between the cathode and the anode by the creeping distance (distance between the cathode and the anode). According to the bonded body, the creeping breakdown voltage reaches 6 kV / mm or more.

また、本実施形態のアルミナ質焼結体は、それぞれのモル%比率を、アルミナをα、遷移金属の酸化物をβ、アルカリ土類金属の酸化物をγとしたとき、α,βおよびγが、80≦α≦99.8,0.1≦β≦10,0.1≦γ≦10およびα+β+γ=100を満足してなることが好
ましい。
The alumina sintered body of the present embodiment has α, β, and γ when the molar percentages are α for alumina, β for transition metal oxide, and γ for alkaline earth metal oxide, respectively. However, it is preferable that 80 ≦ α ≦ 99.8, 0.1 ≦ β ≦ 10, 0.1 ≦ γ ≦ 10 and α + β + γ = 100 are satisfied.

主結晶がアルミナであり、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる酸化物の結晶であるスピネルを有しているアルミナ質焼結体において、上記組成式を満たすものであることにより、アルミナとスピネルとの存在量(含有量)の適正化が図られ、スピネルがアルミナの粒成長を抑制し、より緻密化することができるため、沿面絶縁破壊が起こりにくいとともに、機械的強度に優れたアルミナ質焼結体とすることができる。   In the alumina sintered body having a spinel whose main crystal is alumina and an oxide crystal composed of an alkaline earth metal and aluminum, and satisfying the above composition formula, The abundance (content) is optimized and the spinel suppresses the grain growth of alumina and can be densified. Therefore, creeping dielectric breakdown hardly occurs, and alumina-based sintering with excellent mechanical strength It can be a body.

なお、本実施形態のアルミナ質焼結体のモル%比率は、まず、アルミナ質焼結体の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析装置(島津製作所製:ICPS−8100)を用いて測定し、得られたAl、遷移金属、アルカリ土類金属の含有量から、それぞれ酸化物に換算する。そして、それぞれの分子量からモル比を算出し、モル比の合計を分母、それぞれのモル比を分子として算出することにより、モル%比率を求めればよい。   The mol% ratio of the alumina sintered body of the present embodiment is determined by first crushing a part of the alumina sintered body, dissolving the obtained powder in a solution such as hydrochloric acid, and then ICP (Inductively Coupled). Plasma) Measured using an emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPS-8100), and converted into oxides from the obtained contents of Al, transition metal and alkaline earth metal. Then, a molar ratio may be obtained by calculating a molar ratio from each molecular weight, calculating the total molar ratio as a denominator, and calculating each molar ratio as a numerator.

具体的には、遷移金属がチタンであり、アルカリ土類金属がマグネシウムであるとき、Al,Ti.Mgの含有量から、それぞれAl,TiO,MgOに換算し、それぞれの分子量からモル比を算出し、モル比の合計を分母、それぞれのモル比を分子として算出することにより、モル%比率を求めればよい。 Specifically, when the transition metal is titanium and the alkaline earth metal is magnesium, Al, Ti. By converting the Mg content into Al 2 O 3 , TiO 2 , and MgO, respectively, calculating the molar ratio from each molecular weight, calculating the total molar ratio as the denominator, and calculating each molar ratio as the numerator, What is necessary is just to obtain a% ratio.

また、アルミナおよびスピネルの存在量は、スピネルが例えば、MgAlであったとき、Mgの含有量からMgAlに換算したものをスピネルの存在量とみなし、アルミナについては、Alの含有量からスピネルの換算に必要としたAlの含有量を差し引き、Alに換算したものをアルミナの存在量とみなしてよい。 In addition, when the spinel is, for example, MgAl 2 O 4 , the amount of alumina and spinel is regarded as the amount of spinel converted from Mg content to MgAl 2 O 4 . The content of Al necessary for the conversion of spinel is subtracted from the content and converted to Al 2 O 3 may be regarded as the abundance of alumina.

また、本実施形態のアルミナ質焼結体は、遷移金属がチタンであり、アルカリ土類金属
がマグネシウムであることが好ましい。遷移金属がチタンであり、アルカリ土類金属がマグネシウムであるときには、2次電子の放出がさらに抑制される。理由については明らかではないが、マグネシウムの存在によって、チタンが、アルミナおよびスピネルの酸素欠陥に入りやすくなっているためと考えられる。本実施形態のアルミナ質焼結体において、遷移金属がチタンであり、アルカリ土類金属がマグネシウムであるとき、沿面絶縁破壊到達電圧は9kV/mm以上となる。
In the alumina sintered body of the present embodiment, it is preferable that the transition metal is titanium and the alkaline earth metal is magnesium. When the transition metal is titanium and the alkaline earth metal is magnesium, the emission of secondary electrons is further suppressed. The reason for this is not clear, but it is thought that the presence of magnesium makes it easier for titanium to enter oxygen defects in alumina and spinel. In the alumina sintered body of this embodiment, when the transition metal is titanium and the alkaline earth metal is magnesium, the creeping dielectric breakdown voltage is 9 kV / mm or more.

次に、本実施形態のアルミナ質焼結体の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the alumina sintered body of this embodiment is demonstrated.

まず、アルミナ(酸化アルミニウム)粉末と、遷移金属の酸化物粉末と、アルカリ土類金属の酸化物粉末とを準備し所定量秤量して1次原料とする。なお、酸化物粉末に限らず水酸化物粉末等を用いてもよいことはいうまでもない。次に、この秤量後の1次原料粉末と、この秤量した1次原料粉末100質量%に対し、例えば5質量%以下の焼結助剤と、1
〜1.5質量%のPVAなどのバインダと、100質量%の溶媒と、0.1〜0.5質量%分散剤とを攪拌機内に入れて混合・攪拌してスラリーとした後、これを噴霧造粒装置(スプレードライヤー)にて造粒し、顆粒を得る。
First, alumina (aluminum oxide) powder, transition metal oxide powder, and alkaline earth metal oxide powder are prepared, and a predetermined amount is weighed to obtain a primary material. Needless to say, not only oxide powder but also hydroxide powder may be used. Next, for example, 5% by mass or less of a sintering aid, and 1% of the primary raw material powder after weighing, and 100% by mass of the weighed primary raw material powder,
A binder such as PVA of ~ 1.5% by mass, a solvent of 100% by mass, and a dispersant of 0.1 to 0.5% by mass is mixed and stirred in a stirrer to form a slurry, which is then spray granulated (sprayed) Granulate with a dryer to obtain granules.

その後、得られた顆粒を用いて金型プレス成形法や静水圧プレス成形(ラバープレス)方などの各種成形方法により所定形状に成形し、必要に応じて切削加工を施した後、これを焼成炉にて大気雰囲気中1400〜1700℃の最高温度で焼成する。焼成後、研削加工により最終仕上げすることにより本実施形態のアルミナ質焼結体を得ることができる。   Thereafter, the obtained granules are formed into a predetermined shape by various molding methods such as a die press molding method and an isostatic pressing method (rubber press), and after being subjected to cutting as necessary, this is fired. Bake in a furnace at a maximum temperature of 1400-1700 ° C in an air atmosphere. After firing, the alumina sintered body of the present embodiment can be obtained by final finishing by grinding.

ここで、本実施形態のアルミナ質焼結体を得るには、アルミナやスピネルに遷移金属を固溶させなければならないものであることから、アルミナ粉末やアルカリ土類金属源となる粉末よりも平均粒径の小さい遷移金属源となる粉末を用いる。具体的には平均粒径が0.7μm以下の遷移金属源となる粉末を用いる。なお、遷移金属源となる粉末の平均粒径つ
いては、マイクロトラック装置(日機装製 MT3300EXII)を用いたレーザー回折散乱法により求めることができる。
Here, in order to obtain the alumina-based sintered body of the present embodiment, the transition metal must be dissolved in alumina or spinel, so that the average is higher than the alumina powder or the powder serving as the alkaline earth metal source. A powder serving as a transition metal source having a small particle size is used. Specifically, a powder serving as a transition metal source having an average particle size of 0.7 μm or less is used. The average particle size of the powder serving as the transition metal source can be determined by a laser diffraction scattering method using a microtrack device (MT3300EXII manufactured by Nikkiso).

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples.

結晶への固溶状態を異なる各試料を作製し、沿面絶縁破壊到達電圧の測定を行ない、沿面絶縁破壊の起こりにくさの確認を行なった。
1)本発明となる試料の顆粒の作製
まず、平均粒径が1.0μmの酸化アルミニウム粉末と、平均粒径が0.5μmの酸化チタン粉末と、平均粒径が1.0μmの水酸化マグネシウム粉末とを準備した。その後、アルミナ
(酸化アルミニウム):酸化チタン:酸化マグネシウムのモル%比率が、80:10:10となるように秤量して1次原料とした。そして、秤量後の1次原料と、この1次原料の合計100質量%に対し、1質量%のPVA(ポリビニールアルコール)と、100質量%の溶媒と、0.2質量%の分散剤とを攪拌機内に入れて混合・攪拌してスラリーとした。その後、この
スラリーを噴霧造粒装置(スプレードライヤー)にて造粒して顆粒を得た。
2)比較例1となる試料の顆粒の作製
平均粒径が1.0μmである酸化チタン粉末を用いること以外は、本発明となる試料の顆
粒の作製時と同じ方法により比較例1となる試料の顆粒を作製した。
3)比較例2となる試料の顆粒の作製
予め所定量の酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末、酸化チタン粉末を混合し、焼成炉内で大気中1200℃に加熱して遷移金属であるチタンを固溶させたスピネル(MgAl)を仮焼合成した。その後、炉内より取り出して1.0μmの平均粒径となる
まで粉砕して合成スピネル粉末を得た。そして、平均粒径が1.0μmの合成スピネル粉末
と平均粒径が1.0μmの酸化アルミニウム粉末を出発原料としたこと以外は、本発明とな
る試料の顆粒の作製時と同じ方法により比較例2となる試料の顆粒を作製した。
4)比較例3となる試料の顆粒の作製
酸化チタン粉末を添加しないこと以外は、本発明となる試料の顆粒の作製時と同じ方法により比較例3となる試料の顆粒を作製した。
Each sample having a different solid solution state in the crystal was prepared, and the creeping breakdown voltage was measured to confirm the difficulty of creeping breakdown.
1) Preparation of granules of a sample according to the present invention First, an aluminum oxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm, a titanium oxide powder having an average particle diameter of 0.5 μm, and a magnesium hydroxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm. Got ready. Thereafter, the primary raw material was weighed so that the molar ratio of alumina (aluminum oxide): titanium oxide: magnesium oxide was 80:10:10. Then, the primary raw material after weighing, and 100% by mass of the primary raw material, 1% by mass of PVA (polyvinyl alcohol), 100% by mass of solvent, and 0.2% by mass of the dispersing agent are stirred. The mixture was mixed and stirred to make a slurry. Then, this slurry was granulated with a spray granulator (spray dryer) to obtain granules.
2) Preparation of sample granule of Comparative Example 1 Except for using titanium oxide powder having an average particle size of 1.0 μm, the sample of Comparative Example 1 was prepared by the same method as that for preparation of the sample granule of the present invention. Granules were made.
3) Preparation of sample granules as Comparative Example 2 Predetermined amounts of aluminum oxide powder, magnesium hydroxide powder, and titanium oxide powder are mixed and heated to 1200 ° C. in the atmosphere in a firing furnace to produce titanium as a transition metal. Spinel (MgAl 2 O 4 ) in solid solution was calcined and synthesized. Then, it took out from the furnace and grind | pulverized until it became an average particle diameter of 1.0 micrometer, and the synthetic spinel powder was obtained. Comparative Example 2 and Comparative Example 2 were prepared in the same manner as in the preparation of the granule of the sample according to the present invention, except that synthetic spinel powder having an average particle diameter of 1.0 μm and aluminum oxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm were used as starting materials. A sample granule was prepared.
4) Preparation of Sample Granule of Comparative Example 3 A sample granule of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in the preparation of the sample granule of the present invention except that no titanium oxide powder was added.

次に、それぞれ得られた顆粒を用い、金型内に充填してプレスし、その後、切削加工を施して所定形状の成形体を得た。次に、得られた成形体を焼成炉に入れて大気雰囲気中1600℃の最高温度で焼成した。そして、焼成後に研削加工を施し、外径がφ20mm、厚みが5mmの円板形状の試料をそれぞれ複数個得た。   Next, using each of the obtained granules, the mold was filled and pressed, and then subjected to cutting to obtain a molded body having a predetermined shape. Next, the obtained molded body was put in a firing furnace and fired at a maximum temperature of 1600 ° C. in an air atmosphere. Then, grinding was performed after firing, and a plurality of disk-shaped samples each having an outer diameter of φ20 mm and a thickness of 5 mm were obtained.

また、X線回折装置(PANalytical社製:X’PertPRO)を用いて、2θ=8°〜80°,CuKα測定の条件で複数の試料表面を測定し、得られたX線回折チャートからJCPDSカードに基づき主ピークの同定を実施し、アルミナが主結晶であり、スピネルが存在していることを確認した。 Further, using a X-ray diffractometer (manufactured by PANalytical: X'Pert PRO), a plurality of sample surfaces were measured under the conditions of 2θ = 8 ° to 80 ° and CuKα 1 measurement, and JCPDS was obtained from the obtained X-ray diffraction chart. The main peak was identified based on the card, and it was confirmed that alumina was the main crystal and spinel was present.

また、試料のうち1つを切断し、その切断面を研磨加工した後、透過型電子顕微鏡で観察し、付設のエネルギー分散型X線分光器を用いて、結晶粒内の複数個所にφ1nmのスポットを当てて分析した。なお、アルミナおよびスピネルにおいて、遷移金属であるチタンが検出された試料については「○」、検出されなかった試料については「−」と表1に示した。   In addition, after cutting one of the samples and polishing the cut surface, it was observed with a transmission electron microscope, and using an attached energy dispersive X-ray spectrometer, φ1 nm was observed at a plurality of locations in the crystal grains. The spot analysis was performed. In alumina and spinel, “◯” is shown for samples in which titanium as a transition metal was detected, and “-” is shown for Tables in which titanium was not detected.

次に、各試料につき、沿面絶縁破壊到達電圧の測定を行ない、結果を表1に示した。   Next, the creepage breakdown voltage was measured for each sample, and the results are shown in Table 1.

Figure 2014144897
Figure 2014144897

表1から、アルミナおよびスピネルにおいて、チタンが検出(固溶)された本発明の試料は、沿面絶縁破壊到達電圧が高く、印可される電圧によって沿面絶縁破壊の起こりにくいアルミナ質焼結体であることがわかった。   From Table 1, the sample of the present invention in which titanium is detected (solid solution) in alumina and spinel is an alumina sintered body having a high creeping breakdown voltage and hardly causing creeping breakdown due to the applied voltage. I understood it.

次に、遷移金属およびアルカリ土類金属を表2に示すように種々変更した試料No.1〜8を作製し、沿面絶縁破壊到達電圧の測定を行ない、得られた値の順位付けを行なった。なお、遷移金属源やアルカリ土類金属源となる粉末を異ならせたこと以外は、実施例1と同様の方法とした。結果を表2に示す。   Next, transition metal and alkaline earth metal were variously changed as shown in Table 2. 1 to 8 were fabricated, creeping breakdown voltage was measured, and the obtained values were ranked. In addition, it was set as the method similar to Example 1 except having changed the powder used as a transition metal source or an alkaline-earth metal source. The results are shown in Table 2.

Figure 2014144897
Figure 2014144897

表2から、遷移金属がTi(チタン)であり、アルカリ土類金属がMg(マグネシウム)である組み合わせのときが、最も高い沿面絶縁破壊到達電圧の値が得られた。   From Table 2, when the transition metal was Ti (titanium) and the alkaline earth metal was Mg (magnesium), the highest creeping breakdown voltage value was obtained.

次に、組成を表3に示すように種々変更した試料No.9〜38を作製し、沿面絶縁破壊到達電圧の測定を行なった。作製方法としては、平均粒径が1.0μmの酸化アルミニウム
粉末と、平均粒径が0.5μmの酸化チタン粉末と、平均粒径が1.0μmの水酸化マグネシウム粉末とを用い、酸化アルミニウム:酸化チタン:酸化マグネシウムのモル%比率が、表3に示す値となるように秤量して1次原料とした。その後の作製方法は、実施例1と同様の方法とした。結果を表3に示す。
Next, sample Nos. With various changes in composition as shown in Table 3 were used. 9 to 38 were prepared, and creeping breakdown voltage was measured. As a production method, an aluminum oxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm, a titanium oxide powder having an average particle diameter of 0.5 μm, and a magnesium hydroxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm are used. Aluminum oxide: titanium oxide: A primary raw material was weighed so that the mol% ratio of magnesium oxide was the value shown in Table 3. The subsequent manufacturing method was the same as in Example 1. The results are shown in Table 3.

Figure 2014144897
Figure 2014144897

表3から、モル%比率が、80≦α≦99.8,0.1≦β≦10,0.1≦γ≦10およびα+β+γ=100を満足する試料No.10〜15,18〜22,26〜36については、沿面絶縁破壊到達電圧
が11kV/mm以上と高い値が得られ、印可される電圧によって沿面絶縁破壊の起こりにくい良好なアルミナ質焼結体であることがわかった。
From Table 3, the sample Nos. Whose molar percentages satisfy 80 ≦ α ≦ 99.8, 0.1 ≦ β ≦ 10, 0.1 ≦ γ ≦ 10 and α + β + γ = 100 are satisfied. For 10-15, 18-22, 26-36, the creeping dielectric breakdown voltage is as high as 11 kV / mm or more, and it is a good alumina sintered body that is less susceptible to creeping breakdown due to the applied voltage. I found out.

また、試料No.9〜16の結果から、遷移金属の酸化物とアルカリ土類金属の酸化物とのモル%比率は、等モルであることが好ましいことがわかった。   Sample No. From the results of 9 to 16, it was found that the molar ratio of the transition metal oxide and the alkaline earth metal oxide is preferably equimolar.

また、試料No.10〜15からJIS R 1601−1995に準拠した試験片を切り出し、3点曲げ強度を測定したところ、300MPaを超える値が得られ、機械的強度に優れている
ことが確認された。
Sample No. When a test piece based on JIS R 1601-1995 was cut out from 10 to 15 and the three-point bending strength was measured, a value exceeding 300 MPa was obtained, and it was confirmed that the mechanical strength was excellent.

これらの実施例から明らかなように、本発明のアルミナ質焼結体は、沿面絶縁破壊が起こりにくいものであることから、放電が生じる部位に用いたとき、瞬時電圧降下によるデータの欠落を少なくすることができることから、耐電圧部材として好適であることがわかった。また、沿面絶縁破壊に至るまでの許容電圧を大きくすることができることから、本発明のアルミナ質焼結体耐電圧用部材として用いることにより、沿面距離を短くすることが可能となり、搭載する機器や装置の小型化を図れることがわかった。   As is clear from these examples, the alumina sintered body of the present invention is less prone to creepage breakdown, and therefore, when used in a site where discharge occurs, data loss due to instantaneous voltage drop is reduced. Therefore, it was found that it is suitable as a withstand voltage member. In addition, since the allowable voltage to creepage breakdown can be increased, the creepage distance can be shortened by using the alumina sintered body withstand voltage member of the present invention. It was found that the device can be downsized.

Claims (4)

主結晶であるアルミナと、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる酸化物の結晶であるスピネルとを含み、前記アルミナおよび前記スピネルに遷移金属が固溶していることを特徴とするアルミナ質焼結体。 Alumina sintered body comprising alumina as a main crystal and spinel as a crystal of an oxide composed of an alkaline earth metal and aluminum, wherein the transition metal is dissolved in the alumina and the spinel. . それぞれのモル%比率を、前記アルミナをα、前記遷移金属の酸化物をβ、前記アルカリ土類金属の酸化物をγとしたとき、α,βおよびγが下記を満足してなることを特徴とする請求項1に記載のアルミナ質焼結体。
80≦α≦99.8
0.1≦β≦10
0.1≦γ≦10
α+β+γ=100
The respective mole percentages are characterized in that α, β and γ satisfy the following conditions, where α is the alumina, β is the oxide of the transition metal, and γ is the oxide of the alkaline earth metal. The alumina sintered body according to claim 1.
80 ≦ α ≦ 99.8
0.1 ≦ β ≦ 10
0.1 ≦ γ ≦ 10
α + β + γ = 100
前記遷移金属がチタンであり、前記アルカリ土類金属がマグネシウムであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルミナ質焼結体。 The alumina-based sintered body according to claim 1 or 2, wherein the transition metal is titanium and the alkaline earth metal is magnesium. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアルミナ質焼結体を放電が生じる部位に用いたことを特徴とする耐電圧部材。 A withstand voltage member using the alumina sintered body according to any one of claims 1 to 3 at a site where electric discharge occurs.
JP2013015760A 2013-01-30 2013-01-30 Alumina sintered body and withstand voltage member using the same Active JP6151522B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013015760A JP6151522B2 (en) 2013-01-30 2013-01-30 Alumina sintered body and withstand voltage member using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013015760A JP6151522B2 (en) 2013-01-30 2013-01-30 Alumina sintered body and withstand voltage member using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014144897A true JP2014144897A (en) 2014-08-14
JP6151522B2 JP6151522B2 (en) 2017-06-28

Family

ID=51425467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013015760A Active JP6151522B2 (en) 2013-01-30 2013-01-30 Alumina sintered body and withstand voltage member using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6151522B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08106828A (en) * 1994-09-30 1996-04-23 Rigaku Corp High-voltage bushing for x-ray tube
JPH08217530A (en) * 1995-02-07 1996-08-27 Kyocera Corp Aluminous sintered compact and its production
WO2005033041A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-14 Nippon Soken, Inc. Aluminous ceramic composition and spark plug including the same
JP2008024583A (en) * 2006-06-23 2008-02-07 Nippon Soken Inc Alumina composite sintered body, evaluation method thereof and spark plug
WO2013180289A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 京セラ株式会社 High-withstanding-voltage alumina sintered compact and high-withstanding-voltage member

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08106828A (en) * 1994-09-30 1996-04-23 Rigaku Corp High-voltage bushing for x-ray tube
JPH08217530A (en) * 1995-02-07 1996-08-27 Kyocera Corp Aluminous sintered compact and its production
WO2005033041A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-14 Nippon Soken, Inc. Aluminous ceramic composition and spark plug including the same
JP2008024583A (en) * 2006-06-23 2008-02-07 Nippon Soken Inc Alumina composite sintered body, evaluation method thereof and spark plug
WO2013180289A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 京セラ株式会社 High-withstanding-voltage alumina sintered compact and high-withstanding-voltage member

Also Published As

Publication number Publication date
JP6151522B2 (en) 2017-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5853381B2 (en) Magnetic material for antenna, and antenna and wireless communication device
KR101836964B1 (en) Ferrite calcined body, method for producing ferrite sintered magnet, and ferrite sintered magnet
KR101836965B1 (en) Ferrite sintered magnet and method for producing same
JPWO2012086740A1 (en) Dielectric ceramics and dielectric filter provided with the same
JP5521622B2 (en) Magnetic oxide material, sintered ferrite magnet, and method for producing sintered ferrite magnet
KR101607582B1 (en) Dielectric ceramic composition. dielectric ceramic, electronic component, and communication device
JP6039495B2 (en) Alumina sintered body and withstand voltage member using the same
JP2015163569A (en) Alumina sintered body and member for semiconductor manufacturing apparatus, and member for liquid crystal panel manufacturing apparatus
JP5421092B2 (en) Alumina sintered body
JP6151522B2 (en) Alumina sintered body and withstand voltage member using the same
JP5918363B2 (en) High withstand voltage alumina sintered body and high withstand voltage member
JP6181520B2 (en) Alumina sintered body, withstand voltage member and microwave transmission window
JP2012184122A (en) Dielectric ceramic, and dielectric filter having the same
JP4969488B2 (en) Alumina sintered body, semiconductor manufacturing apparatus member, and liquid crystal panel manufacturing apparatus member
JP5774094B2 (en) Dielectric ceramics and dielectric filter provided with the same
JP5159961B2 (en) Dielectric ceramics and dielectric filter using the same
CN114315335B (en) Ferrite sintered body and coil component
JP6064315B2 (en) Magnetic oxide sintered body, and antenna and wireless communication device using the same
JP2009149501A (en) Alumina sintered compact, method for producing the same, member for semiconductor production apparatus, member for liquid-crystal panel production apparatus, and member for dielectric resonator
JP2014105272A (en) Red fluorescent plate and light-emitting device using the same
JP5371373B2 (en) Alumina sintered body, semiconductor manufacturing apparatus member, liquid crystal panel manufacturing apparatus member, and dielectric resonator member
JP5806158B2 (en) Magnesium aluminate sintered body
JPWO2011052720A1 (en) Dielectric ceramics and resonators
JP2012046387A (en) Dielectric ceramics and dielectric resonator using the same
JP2009203110A (en) Dielectric ceramic composition

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151015

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170525

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6151522

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150