JP2015025178A - 多孔質焼結体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の多孔質焼結体において、前記結合材は、鉄族に属する金属、又は貴金属からなるものであることが好ましい。
さらに、本発明の多孔質焼結体において、前記サーメットは、元素の周期律表の第4族元素、第5族元素及び第6族元素からなる群より選択された少なくとも1種の元素と、炭素、酸素、窒素、ホウ素及びケイ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素とを含む化合物であることが好ましい。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る吸着テーブルを詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る吸着テーブルの構成を示す概略説明図、図2は図1に示される吸着テーブルのテーブル本体の構成を示す概略説明図、図3は図1に示される吸着テーブルの固定部の構成を示す概略説明図である。なお、図1及び図2においては、気孔を誇張して記載している。
図1に示される吸着テーブル1は、吸引力が付与されることによって被加工物を吸着して保持するテーブル本体10と、テーブル本体10を支持するとともに当該テーブル本体10に吸引力を付与する支持部15とを備えている。吸着テーブル1は、基板の加工装置、例えば、研削装置、研磨装置、テープ貼り付け装置、剥離装置等の吸着テーブルとして用いられるものである。
多孔質焼結体11は、流体としての空気を透過可能な気孔11aを有している。多孔質焼結体11は、円板状に形成されている。多孔質焼結体11は、高い硬度を有するとともに高い曲げ強度を有する。したがって、吸着テーブル1を基板の加工装置の吸着テーブルとして用いた場合には、基板の削り屑又は破片に起因する当該吸着テーブルの摩耗及び破損を抑制することができる。多孔質焼結体11は、ネジ等によって第1及び第2の固定部12,13の間に固定されている。
第1の固定部12は、多孔質焼結体11の下方から当該多孔質11を固定する円板状の部材である。また、第1の固定部12は、空気を給排する空気給排口101aと空気を流通可能な溝部102とを有している。空気給排口101aは、固定部本体103の中央部に形成されている。この空気給排口101aは、溝部102及び後述の支持部15の空気給排流路101bと連通している。溝部102は、図3に示されるように、第1の固定部12の固定部本体103の上面には、同心円状及び放射線状に形成されている。
第2の固定部13は、多孔質焼結体11の上方から当該多孔質焼結体11を固定する円環状の部材である。
本発明の一実施形態に係る多孔質焼結体は、サーメットからなるサーメット粒子と、結合材からなる結合材粒子との混合物の加圧成形体を、前記サーメットと結合材との共晶温度以上の温度で焼結することによって得られ、流体を透過可能な気孔を有しており、前記混合物中の結合材粒子の含有量が0.1〜3質量%あり、前記サーメット粒子が、下記条件:前記サーメット粒子の平均粒子径が1〜20μmの範囲内であり、かつ全サーメット粒子における平均粒子径±50%の範囲の粒子の含有量が60質量%以上であることを満たす均一粒子であることを特徴とする。
図4は、本発明の一実施形態に係る多孔質焼結体の構成を示す概略説明図である。図4に示される多孔質焼結体11は、流体としての空気が透過可能な無数の連続気孔(図4中、気孔11a1、気孔11a2参照)を有している。これらの気孔は、均一な大きさの気孔径を有しており、多孔質焼結体11の表面に均一に分布している。
本明細書において、「サーメット」とは、元素の周期律表の第4族元素、第5族元素及び第6族元素からなる群より選択された少なくとも1種の元素と、炭素、酸素、窒素、ホウ素及びケイ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素とを含む化合物をいう。本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記サーメットの具体例としては、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化ニオブ、炭化タンタル、酸化ジルコニウム等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのサーメットのなかでは、高い硬度を確保する観点から、炭化タングステンが好ましい。表1に各種材料の硬度表を示す。このように炭化タングステン、炭化チタン等をサーメットとして用いることで、得られる多孔質焼結体も高い硬度を確保することができる。
混合物110に加えられる圧力は、成形体を得るのに十分な圧力であればよい。
焼結温度は、サーメット粒子を構成するサーメットと、結合材粒子を構成する結合材との共晶温度以上の温度である。このように、成形体を、サーメットと結合材との共晶温度以上の焼結温度で焼結するため、焼結時に液相下でサーメット及び結合材の移動が生じ、わずかな量の結合材を介してサーメット粒子同士をより強固に結合させることができる。したがって、本実施形態に係る多孔質焼結体の製造方法によれば、高い硬度を有するとともに高い曲げ強度を有し、内部構造が凝集体のない連続した網目構造である多孔質焼結体を得ることができる。
焼結時間は、成形体の焼結を行なうのに十分な温度であればよく、通常1時間である。
コバルト粒子0.1質量%(実施例1)1質量%(実施例2)、2.5質量%(実施例3)又は3質量%(実施例4)と、平均粒子径が10μmであり、平均粒子径±50%(粒子径5〜15μm)の範囲の粒子の含有量が75質量%である均一粒子の炭化タングステン粒子残部とを含む混合粉末を、それぞれ100MPaで加圧成形した。得られた加圧成形体を炭化タングステン及びコバルトの共晶温度以上に加熱して焼結させ、多孔質焼結体を得た。
コバルト4.0質量%と、平均粒子径が10μmであり、平均粒子径±50%(粒子径5〜15μm)の範囲の粒子の含有量が75質量%である均一粒子の炭化タングステン粒子96.0質量%とを含む混合粉末を、100MPaで加圧成形した。得られた加圧成形体を炭化タングステン及びコバルトの共晶温度以上に加熱して焼結させ、多孔質焼結体を得た。
コバルト5.0質量%と、平均粒子径が10μmであり、平均粒子径±50%(粒子径5〜15μm)の範囲の粒子の含有量が75質量%である均一粒子の炭化タングステン粒子95.0質量%とを含む混合粉末を、100MPaで加圧成形した。得られた加圧成形体を炭化タングステン及びコバルトの共晶温度以上に加熱して焼結させ、多孔質焼結体を得た。
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られた多孔質焼結体の気孔率及び曲げ強度の測定、内部の組織構造の観察並びに吸着テーブルとしての使用の可否の評価を行なった。吸着テーブルとしての使用の可否の評価の評価基準は、以下のとおりである。
<評価基準>
AA: 曲げ強度、硬度及び内部の組織の状態のすべてがバランスよく良好であり、吸着テーブルとして使用するのにきわめて好適である。すなわち、曲げ強度が200MPa以上であり、組織の局部的な緻密化が見られず、凝集体のない連続した網目構造を有する。
A: 吸着テーブルとして使用するのに好適である。すなわち、曲げ強度が50MPa以上200MPaであり、組織の局部的な緻密化がほとんど見られず、凝集体のない連続した網目構造を有する。
B: 吸着テーブルとして十分に使用することができる。すなわち、組織の局部的な緻密化がわずかに見られ、凝集体をわずかに伴う内部構造を有する。
C: 吸着テーブルとして使用するのに不適である。すなわち、組織の局部的な緻密化が見られ、凝集体を伴う内部構造を有する。
実施例2、実施例3及び比較例1で得られた多孔質焼結体の組織構造を走査型電子顕微鏡で観察した。実施例2、実施例3及び比較例1で得られた多孔質焼結体の組織構造を観察した結果を図7に示す。図中、(a)は実施例2で得られた多孔質焼結体の内部を観察した結果、(b)は実施例3で得られた多孔質焼結体の内部を観察した結果、(c)は比較例1で得られた多孔質焼結体の内部を観察した結果を示す。また、図中、スケールバーは20μmを示す。
10 テーブル本体
11 多孔質焼結体
11a 気孔
11a1 気孔
11a2 気孔
12 第1の固定部
13 第2の固定部
15 支持部
21 多孔質焼結体
22a 気孔
23a 気孔
110 混合物
Claims (5)
- サーメットからなるサーメット粒子と、結合材からなる結合材粒子との混合物の加圧成形体を、前記サーメットと結合材との共晶温度以上の温度で焼結することによって得られ、流体を透過可能な気孔を有しており、前記混合物中の結合材粒子の含有量が.0.1〜3質量%であり、
前記サーメット粒子が、下記条件:
前記サーメット粒子の平均粒子径が1〜20μmの範囲内であり、かつ全サーメット粒子における平均粒子径±50%の範囲の粒子の含有量が60質量%以上であること
を満たす均一粒子であることを特徴とする多孔質焼結体。 - 前記結合材が、鉄族に属する金属、又は貴金属からなる請求項1に記載の多孔質焼結体。
- 前記サーメットが、元素の周期律表の第4族元素、第5族元素及び第6族元素からなる群より選択された少なくとも1種の元素と、炭素、酸素、窒素、ホウ素及びケイ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素とを含む化合物である請求項1又は2に記載の多孔質焼結体。
- (A) 平均粒子径が1〜20μmの範囲内であり、かつ全サーメット粒子における平均粒子径±50%の範囲の粒子の含有量が60質量%以上である均一粒子のサーメットからなるサーメット粒子と、結合材からなる結合材粒子とを、当該サーメット粒子と結合材粒子との混合物における結合材粒子の含有量が0.1〜3質量%となるように混合する工程、
(B) 前記工程(A)で得られた混合物を加圧成形する工程、及び
(C) 前記工程(B)で得られた加圧成形体を、前記サーメットと結合材との共晶温度以上の温度で焼結する工程
を含むことを特徴とする多孔質焼結体の製造方法。 - 吸引力によって被加工物を上面に吸着して保持する吸着板を備えた吸着テーブルであって、前記吸着板が請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質焼結体からなることを特徴とする吸着テーブル。
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