JP2023022339A - Oxide sintered body and manufacturing method of oxide sintered body - Google Patents

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Abstract

To provide an oxide sintered body that has relatively good plasma resistance and can be manufactured at relatively low cost.SOLUTION: The present invention relates to an oxide sintered body and a method for producing the oxide sintered body, wherein the oxide sintered body contains a conductive mayenite compound, has an average grain size in the range of 5 μm to 40 μm, and a relative density of 98% or more. The inventive manufacturing method of the oxide sintered body comprises the following steps: (1) a step of preparing a calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide in a ratio of 13:6 to 11:8 (molar ratio converted to CaO:Al2O3); (2) a step of placing the object to be processed containing the calcined powder in a container together with a reducing agent, and pressurizing the object to be processed with a press pressure of 50 kgf/cm2 or more; (3) a step of performing a heat treatment while maintaining the object to be processed at a temperature within a range of 1280°C to 1330°C under the reduced pressure in the container.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸化物焼結体および酸化物焼結体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxide sintered body and a method for producing an oxide sintered body.

従来より、ウェハから半導体を製造する際に、半導体製造装置が使用されている。半導体製造装置内では、ウェハに対して、各種材料の成膜処理およびエッチング処理など、様々なプロセスが実施される。 2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor manufacturing apparatuses have been used to manufacture semiconductors from wafers. In a semiconductor manufacturing apparatus, various processes such as film formation using various materials and etching are performed on wafers.

例えば、ウェハのエッチング工程では、塩素ガスまたはフッ素ガスのような腐食性の強いハロゲンガスのプラズマが利用される場合がある。このようなプラズマは、半導体製造装置に使用されている材料を損傷させる要因になる。このため、そのようなプロセス用の装置には、耐プラズマ性を有する材料が使用される。 For example, in a wafer etching process, plasma of highly corrosive halogen gas such as chlorine gas or fluorine gas may be used. Such plasma can damage materials used in semiconductor manufacturing equipment. For this reason, plasma-resistant materials are used in equipment for such processes.

これまでに、良好な耐プラズマ性を有する材料として、酸化マグネシウム(MgO)または酸化イットリウム(Y)などの酸化物焼結体が知られている。 Oxide sintered bodies such as magnesium oxide (MgO) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) have been known as materials having good plasma resistance.

国際公開第2012/157461号WO2012/157461

これまでに知られている耐プラズマ性を有する材料、特にMgOおよびYは、いずれも難焼結性であり、焼結体の製造コストが高いという問題がある。このため、耐プラズマ性を有し、より低コストで製造することが可能な酸化物焼結体が今もなお要望されている。 The plasma-resistant materials hitherto known, particularly MgO and Y 2 O 3 , are both difficult to sinter, and have the problem of high production costs for sintered bodies. Therefore, there is still a demand for an oxide sintered body that has plasma resistance and can be manufactured at a lower cost.

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、比較的良好な耐プラズマ性を有するとともに、比較的低コストで製造することが可能な酸化物焼結体を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような酸化物焼結体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the present invention provides an oxide sintered body that has relatively good plasma resistance and can be manufactured at a relatively low cost. The purpose is to Another object of the present invention is to provide a method for producing such an oxide sintered body.

本発明では、酸化物焼結体であって、
導電性マイエナイト化合物を含み、
平均結晶粒径が5μm~40μmの範囲であり、
相対密度が98%以上である、酸化物焼結体が提供される。
In the present invention, an oxide sintered body,
containing a conductive mayenite compound,
The average crystal grain size is in the range of 5 μm to 40 μm,
An oxide sintered body having a relative density of 98% or more is provided.

また、本発明では、酸化物焼結体の製造方法であって、
(1)酸化カルシウムと酸化アルミニウムとを、13:6~11:8(CaO:Alに換算したモル比)の割合で含む仮焼粉を準備する工程と、
(2)前記仮焼粉を含む被処理体を、還元剤とともに容器内に入れ、前記被処理体を50kgf/cm以上のプレス圧力で加圧する工程と、
(3)前記容器内を減圧した状態で、前記被処理体を1280℃~1330℃の範囲に保持し、熱処理を実施する工程であって、前記被処理体に印加されるプレス圧力は、前記温度での保持が完了する3時間前から、平均20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲の速度で低下され、前記保持の完了までに0(ゼロ)まで低下される、工程と、
を有する、製造方法が提供される。
Further, in the present invention, there is provided a method for producing an oxide sintered body,
(1) A step of preparing a calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide at a ratio of 13:6 to 11:8 (molar ratio converted to CaO:Al 2 O 3 );
(2) A step of placing the object to be treated containing the calcined powder in a container together with a reducing agent, and pressurizing the object to be treated with a press pressure of 50 kgf/cm 2 or more;
(3) A step of holding the object to be treated in a range of 1280° C. to 1330° C. and performing heat treatment with the inside of the container being decompressed, wherein the press pressure applied to the object to be treated is From 3 hours before the completion of holding at temperature, it is reduced at a rate ranging from 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h on average, and is reduced to 0 (zero) by the completion of said holding. and,
A manufacturing method is provided, comprising:

本発明では、比較的良好な耐プラズマ性を有するとともに、比較的低コストで製造することが可能な酸化物焼結体を提供することができる。また、本発明では、そのような酸化物焼結体の製造方法を提供することができる。 The present invention can provide an oxide sintered body that has relatively good plasma resistance and can be manufactured at relatively low cost. Further, the present invention can provide a method for producing such an oxide sintered body.

本発明の一実施形態による酸化物焼結体の製造方法の一例を模式的に示したフロー図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the flowchart which showed typically an example of the manufacturing method of the oxide sintered compact by one Embodiment of this invention. 被処理体を熱処理する際に使用される装置の一構成例を模式的に示した図である。1 is a diagram schematically showing one configuration example of an apparatus used when heat-treating an object to be processed; FIG. 図2に示した装置の使用態様を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing how the apparatus shown in FIG. 2 is used;

(マイエナイト化合物および導電性マイエナイト化合物)
まず最初に、マイエナイト化合物および導電性マイエナイト化合物について簡単に説明する。
(Mayenite compound and conductive mayenite compound)
First, the mayenite compound and the conductive mayenite compound will be briefly described.

マイエナイト化合物は、12CaO・7Alで表される代表組成を有し、三次元的に連結された直径約0.4nmの空隙(ケージ)を有する特徴的な結晶構造を持つ。このケージを構成する骨格は、正電荷を帯びており、単位格子当たり12個のケージを形成する。このケージの1/6は、結晶の電気的中性条件を満たすため、内部が酸素イオンで占められている。しかしながら、このケージ内の酸素イオンは、骨格を構成する他の酸素イオンとは化学的に異なる特性を有しており、このため、ケージ内の酸素イオンは、特にフリー酸素イオンと呼ばれている。マイエナイト化合物は、[Ca24Al2864]4+・2O2-とも表記される。 The mayenite compound has a typical composition represented by 12CaO.7Al 2 O 3 and has a characteristic crystal structure with three-dimensionally connected voids (cages) with a diameter of about 0.4 nm. The framework that makes up this cage is positively charged and forms 12 cages per unit cell. 1/6 of this cage is occupied with oxygen ions in order to satisfy the electroneutrality condition of the crystal. However, the caged oxygen ions have chemically different properties from the other oxygen ions that make up the framework, and for this reason the caged oxygen ions are specifically called free oxygen ions. . The mayenite compound is also expressed as [Ca 24 Al 28 O 64 ] 4 +.2O 2− .

マイエナイト化合物のケージ中のフリー酸素イオンの一部または全部を電子と置換した場合、マイエナイト化合物に導電性が付与される。これは、マイエナイト化合物のケージ内に包接された電子は、ケージにあまり拘束されず、結晶中を自由に動くことができるためである。このような導電性を有するマイエナイト化合物は、特に、導電性マイエナイト化合物と称される。 Electrical conductivity is imparted to the mayenite compound when some or all of the free oxygen ions in the cage of the mayenite compound are replaced with electrons. This is because the electrons clathrated in the cage of the mayenite compound are not so constrained by the cage and can move freely in the crystal. A mayenite compound having such conductivity is particularly referred to as a conductive mayenite compound.

導電性マイエナイト化合物は、1.0×1018cm-3以上の電子密度を有する。導電性マイエナイト化合物における最大の電子密度は、2.3×1021cm-3である。 The conductive mayenite compound has an electron density of 1.0×10 18 cm −3 or more. The maximum electron density in conductive mayenite compounds is 2.3×10 21 cm −3 .

導電性マイエナイト化合物の電子密度は、マイエナイト化合物の電子密度により、2つの方法で測定される。電子密度が1.0×1018cm-3~3.0×1020cm-3未満の場合、電子密度は、導電性マイエナイト化合物粉末の拡散反射を測定し、クベルカムンク変換させた吸収スペクトルの2.8eV(波長443nm)の吸光度(クベルカムンク変換値)から算出される。この方法は、電子密度とクベルカムンク変換値が比例関係になることを利用している。以下、検量線の作成方法について説明する。 The electron density of the conductive mayenite compound is measured in two ways according to the electron density of the mayenite compound. When the electron density is less than 1.0×10 18 cm −3 to 3.0×10 20 cm −3 , the electron density is obtained by measuring the diffuse reflection of the conductive mayenite compound powder and performing the Kubelka-Munk transformation of the absorption spectrum. It is calculated from the absorbance (Kuberka Munk transform value) at 0.8 eV (wavelength 443 nm). This method utilizes the proportional relationship between the electron density and the Kubelka-Munk transformation value. A method for creating a calibration curve will be described below.

電子密度の異なる試料を4点作成しておき、それぞれの試料の電子密度を、電子スピン共鳴(ESR)のシグナル強度から求めておく。ESRで測定できる電子密度は、1.0×1014cm-3~1.0×1019cm-3程度である。クベルカムンク値とESRで求めた電子密度をそれぞれ対数でプロットすると比例関係となり、これを検量線とする。すなわち、この方法では、電子密度が1.0×1019cm-3~3.0×1020cm-3では検量線を外挿した値である。 Four samples with different electron densities are prepared, and the electron density of each sample is obtained from the signal intensity of electron spin resonance (ESR). The electron density measurable by ESR is about 1.0×10 14 cm −3 to 1.0×10 19 cm −3 . Plotting the Kubelka Munk value and the electron density determined by the ESR in logarithm yields a proportional relationship, which is used as a calibration curve. That is, in this method, the values are values obtained by extrapolating the calibration curve when the electron density is 1.0×10 19 cm −3 to 3.0×10 20 cm −3 .

一方、電子密度が3.0×1020cm-3~2.3×1021cm-3の場合、電子密度は、導電性マイエナイト化合物粉末の拡散反射を測定し、クベルカムンク変換させた吸収スペクトルのピークの波長(エネルギー)から換算される。その際には、以下の(1)式が用いられる:

n=(-(Esp-2.83)/0.199)0.782 (1)式

ここで、nは電子密度(cm-3)、Espはクベルカムンク変換した吸収スペクトルのピークのエネルギー(eV)を示す。
On the other hand, when the electron density is 3.0×10 20 cm −3 to 2.3×10 21 cm −3 , the electron density is obtained by measuring the diffuse reflection of the conductive mayenite compound powder and applying the Kubelka-Munk transformation to the absorption spectrum. It is converted from the peak wavelength (energy). In that case, the following formula (1) is used:

n=(-(E sp -2.83)/0.199) 0.782 (1) Formula

Here, n is the electron density (cm −3 ), and E sp is the peak energy (eV) of the Kubelka-Munk-transformed absorption spectrum.

また、本願において、導電性マイエナイト化合物は、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)および酸素(O)からなるC12A7結晶構造を有している限り、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)および酸素(O)の中から選ばれた少なくとも1種の原子の一部が、他の原子や原子団に置換されていても良い。例えば、カルシウム(Ca)の一部は、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、セリウム(Ce)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群から選択される1以上の原子で置換されていても良い。また、アルミニウム(Al)の一部は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、スカンジウム(Sc)、ランタン(La)、イットリウム(Y)、ヨーロピウム(Eu)、イットリビウム(Yb)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)およびテリビウム(Tb)からなる群から選択される1以上の原子で置換されても良い。 In addition, in the present application, the conductive mayenite compound includes calcium (Ca), aluminum (Al) and oxygen (O) as long as it has a C12A7 crystal structure composed of calcium (Ca), aluminum (Al) and oxygen (O). ) may be partially substituted with other atoms or atomic groups. For example, part of calcium (Ca) is magnesium (Mg), strontium (Sr), barium (Ba), lithium (Li), sodium (Na), chromium (Cr), manganese (Mn), cerium (Ce) , cobalt (Co), nickel (Ni) and copper (Cu). In addition, part of aluminum (Al) is silicon (Si), germanium (Ge), boron (B), gallium (Ga), titanium (Ti), manganese (Mn), iron (Fe), cerium (Ce) , praseodymium (Pr), scandium (Sc), lanthanum (La), yttrium (Y), europium (Eu), yttrium (Yb), cobalt (Co), nickel (Ni) and teribium (Tb) may be substituted with one or more atoms that are

また、本願において、導電性マイエナイト化合物は、ケージ内のフリー酸素イオンの少なくとも一部がH、H 、H2-、O、O 、OH、F、Cl、およびS2-などの陰イオン、ならびに窒素(N)の陰イオンなどにより、置換されていても良い。 Also, in the present application, the conductive mayenite compound has at least a portion of the free oxygen ions in the cage H , H 2 , H 2− , O , O 2 , OH , F , Cl , and It may be substituted with an anion such as S 2- and an anion of nitrogen (N).

導電性マイエナイト化合物におけるカルシウム(Ca)とアルミニウム(Al)の割合は、CaO:Alに換算したモル比で、13:6~11:8の範囲が好ましく、12.5:6.5~11:8の範囲がより好ましく、12.3:6.7~11.5:7.5の範囲がより好ましく、12.2:6.8~11.8:7.2の範囲がさらに好ましく、約12:7が特に好ましい。カルシウム(Ca)の一部が他の原子に置換されている場合は、カルシウムと他の原子のモル数をカルシウムのモル数とみなす。アルミニウム(Al)の一部が他の原子に置換されている場合は、アルミニウムと他の原子のモル数をアルミニウムのモル数とみなす。 The ratio of calcium (Ca) and aluminum (Al) in the conductive mayenite compound is preferably in the range of 13:6 to 11:8, preferably 12.5:6.5, in terms of molar ratio in terms of CaO: Al2O3 . ~11:8 is more preferred, 12.3:6.7 to 11.5:7.5 is more preferred, and 12.2:6.8 to 11.8:7.2 is even more preferred. Preferably, about 12:7 is particularly preferred. When part of calcium (Ca) is substituted with other atoms, the number of moles of calcium and other atoms is regarded as the number of moles of calcium. When part of aluminum (Al) is substituted with other atoms, the number of moles of aluminum and other atoms is regarded as the number of moles of aluminum.

(本発明の一実施形態による酸化物焼結体)
本発明の一実施形態では、酸化物焼結体であって、
導電性マイエナイト化合物を含み、
平均結晶粒径が5μm~40μmの範囲であり、
相対密度が98%以上である、酸化物焼結体が提供される。
(Oxide sintered body according to one embodiment of the present invention)
In one embodiment of the present invention, an oxide sintered body,
containing a conductive mayenite compound,
The average crystal grain size is in the range of 5 μm to 40 μm,
An oxide sintered body having a relative density of 98% or more is provided.

前述のように、従来の耐プラズマ性を有する酸化物焼結体は、難焼結性で製造コストが高いという問題がある。 As described above, the conventional plasma-resistant oxide sintered bodies have the problem that they are difficult to sinter and the manufacturing cost is high.

これに対して、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、導電性マイエナイト化合物を主体とする。例えば、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、実質的に導電性マイエナイト化合物で構成される。導電性マイエナイト化合物は、比較的容易に焼結させることができる。このため、本発明の一実施形態による酸化物焼結体では、製造コストを有意に抑制できる。 In contrast, the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention is mainly composed of a conductive mayenite compound. For example, an oxide sintered body according to one embodiment of the present invention is substantially composed of a conductive mayenite compound. Conductive mayenite compounds can be sintered relatively easily. Therefore, in the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention, manufacturing costs can be significantly suppressed.

また、後述するように、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、比較的良好な耐プラズマ性を有する。 Moreover, as will be described later, the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention has relatively good plasma resistance.

ここで、本発明の一実施形態による酸化物焼結体が比較的良好な耐プラズマ性を発揮する理由として、以下のことが考えられる。 Here, the reason why the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention exhibits relatively good plasma resistance is considered as follows.

一般に、酸化物焼結体のプラズマによる劣化は、結晶粒界や、気孔のような欠陥を起点として、生じると考えられる。この点、本発明の一実施形態による酸化物焼結体に含まれる導電性マイエナイト化合物は、平均結晶粒径が5μm~40μmの範囲にあり、結晶粒が比較的大きくなっている。また、気孔率が有意に抑制されている。 In general, plasma-induced degradation of oxide sintered bodies is considered to occur starting from defects such as crystal grain boundaries and pores. In this regard, the conductive mayenite compound contained in the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention has an average crystal grain size in the range of 5 μm to 40 μm, and the crystal grains are relatively large. Also, the porosity is significantly suppressed.

従って、本発明の一実施形態による酸化物焼結体では、結晶粒界および気孔のような欠陥が少なくなっており、その結果、比較的良好な耐プラズマ性が得られると考えられる。 Therefore, it is believed that the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention has fewer defects such as grain boundaries and pores, and as a result, relatively good plasma resistance can be obtained.

なお、本発明の一実施形態において、平均結晶粒径を40μm以下とするのは、焼結体の強度の低下を抑制するためである。また、平均結晶粒径を40μm以下とすることにより、焼結体の耐熱衝撃性を高めることが可能となる。 In one embodiment of the present invention, the reason why the average crystal grain size is 40 μm or less is to suppress a decrease in the strength of the sintered body. Further, by setting the average crystal grain size to 40 μm or less, it is possible to enhance the thermal shock resistance of the sintered body.

ところで、一般に、酸化物焼結体の製造プロセスにおいて、結晶粒を大きく成長させようとすると、組織内に気孔が取り込まれ易くなる。そのため、得られる焼結体の相対密度は低下する傾向にある。 By the way, in general, in the process of manufacturing an oxide sintered body, if crystal grains are to be grown large, pores tend to be incorporated into the structure. Therefore, the relative density of the resulting sintered body tends to decrease.

しかしながら、本発明の一実施形態では、酸化物焼結体の焼成中に、被処理体を50kgf/cm以上のプレス圧力で加圧する工程と、前記被処理体に印加されるプレス圧力が開放される工程とを有する。このような特徴的なプロセスにより、本発明の一実施形態では、気孔が焼結体内に残留することを有意に抑制するとともに、結晶粒を大きく成長させることが可能となる。すなわち、相対密度の低下を抑制したまま、大きな結晶粒を有する酸化物焼結体を得ることができる。 However, in one embodiment of the present invention, during the firing of the oxide sintered body, the step of pressurizing the object to be treated with a press pressure of 50 kgf/cm 2 or more and releasing the press pressure applied to the object to be treated and the step of Due to such a characteristic process, in one embodiment of the present invention, it is possible to significantly prevent pores from remaining in the sintered body and to grow large crystal grains. That is, it is possible to obtain an oxide sintered body having large crystal grains while suppressing a decrease in relative density.

以上の特徴により、本発明の一実施形態では、比較的良好な耐プラズマ性を有するとともに、比較的低コストで製造することが可能な酸化物焼結体を提供することができる。 Owing to the features described above, an embodiment of the present invention can provide an oxide sintered body that has relatively good plasma resistance and can be manufactured at relatively low cost.

(本発明の一実施形態による酸化物焼結体のその他の特徴)
本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、前述のように、5μm~40μmの範囲の平均結晶粒径を有する。
(Other characteristics of oxide sintered body according to one embodiment of the present invention)
The oxide sintered body according to one embodiment of the present invention has an average grain size in the range of 5 μm to 40 μm as described above.

平均結晶粒径は、10μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましい。 The average grain size is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more.

本願において、酸化物焼結体の平均結晶粒径は、画像処理により求めることができる。具体的には、酸化物焼結体のSEM写真(1000倍)を画像処理ソフトに取り込み、各粒子の粒径を平均することにより、平均結晶粒径を算出することができる。 In the present application, the average crystal grain size of the oxide sintered body can be determined by image processing. Specifically, the average crystal grain size can be calculated by importing an SEM photograph (1000 times) of the oxide sintered body into image processing software and averaging the grain size of each grain.

また、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、98%以上の相対密度を有する。相対密度は、98.5%以上であることが好ましく、99.0%以上であることがより好ましい。 Also, the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention has a relative density of 98% or more. The relative density is preferably 98.5% or higher, more preferably 99.0% or higher.

本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、厚さが8mm以上であってもよい。 The oxide sintered body according to one embodiment of the present invention may have a thickness of 8 mm or more.

前述のように、従来の耐プラズマ性を有する酸化物焼結体は、難焼結性であるため、厚い形状の焼結体を製造することは難しい。しかしながら、本発明の一実施形態による酸化物焼結体では、比較的厚い焼結体を比較的簡単かつ低コストで製造することができる。 As described above, conventional plasma-resistant oxide sintered bodies are difficult to sinter, and therefore it is difficult to produce thick sintered bodies. However, with the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention, a relatively thick sintered body can be produced relatively easily and at low cost.

焼結体の厚さは、例えば、10mm以上であり、15mm以上であり得る。 The thickness of the sintered body is, for example, 10 mm or more, and may be 15 mm or more.

また、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、含まれるアルカリ金属不純物の量が、重量比で1000ppm以下であってもよい。なお、本発明の一実施形態による酸化物焼結体において、主要なアルカリ金属不純物としては、例えば、ナトリウムおよびリチウムなどが挙げられる。 Further, the oxide sintered body according to an embodiment of the present invention may contain alkali metal impurities in an amount of 1000 ppm or less by weight. In addition, in the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention, main alkali metal impurities include, for example, sodium and lithium.

また、本発明の一実施形態による酸化物焼結体は、製造条件を微調整することにより、比較的簡単に導電率を変化させることができ、各種導電率の焼結体を製造することができる。 In addition, the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention can change the conductivity relatively easily by finely adjusting the manufacturing conditions, and can produce sintered bodies with various conductivities. can.

導電率は、例えば、400S/cm~600S/cmの範囲である。 Conductivity ranges, for example, from 400 S/cm to 600 S/cm.

(本発明の一実施形態による酸化物焼結体の製造方法)
次に、前述のような特徴を有する本発明の一実施形態による酸化物焼結体を製造する方法の一例について説明する。ただし、以下に示す製造方法は、単なる一例に過ぎず、本発明の一実施形態による酸化物焼結体がその他の方法で製造され得ることは、当業者には明らかである。
(Method for producing oxide sintered body according to one embodiment of the present invention)
Next, an example of a method of manufacturing an oxide sintered body according to an embodiment of the present invention having the characteristics described above will be described. However, the manufacturing method shown below is merely an example, and it is obvious to those skilled in the art that the oxide sintered body according to one embodiment of the present invention can be manufactured by other methods.

図1には、本発明の一実施形態による酸化物焼結体の製造方法(以下、「第1の製造方法」と称する)のフローを模式的に示す。 FIG. 1 schematically shows a flow of a method for producing an oxide sintered body according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "first production method").

図1に示すように、第1の製造方法は、
(1)酸化カルシウムと酸化アルミニウムとを、13:6~11:8(CaO:Alに換算したモル比)の割合で含む仮焼粉を準備する工程(S110)と、
(2)前記仮焼粉を含む被処理体を、還元剤とともに容器内に入れ、前記被処理体を50kgf/cm以上のプレス圧力で加圧する工程(S120)と、
(3)前記容器内を減圧した状態で、前記被処理体を1280℃~1330℃の範囲に保持し、熱処理を実施する工程であって、前記被処理体に印加されるプレス圧力は、前記温度での保持が完了する3時間前から、平均20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲の速度で低下され、前記保持の完了までに0(ゼロ)まで低下される、工程(S130)と、
を有する。
As shown in FIG. 1, the first manufacturing method includes:
(1) A step of preparing calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide at a ratio of 13:6 to 11:8 (molar ratio converted to CaO:Al 2 O 3 ) (S110);
(2) a step of placing the object to be treated containing the calcined powder in a container together with a reducing agent and pressurizing the object to be treated with a press pressure of 50 kgf/cm 2 or more (S120);
(3) A step of holding the object to be treated in a range of 1280° C. to 1330° C. and performing heat treatment with the inside of the container being decompressed, wherein the press pressure applied to the object to be treated is From 3 hours before completion of holding at temperature, it is reduced at a rate ranging from 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h on average, and is reduced to 0 (zero) by the completion of said holding. (S130);
have

以下、各工程について詳しく説明する。 Each step will be described in detail below.

(工程S110)
まず、工程S120以降に使用される被処理体用の仮焼粉が調製される。
(Step S110)
First, calcined powder for the object to be processed, which is used after step S120, is prepared.

なお、本願において、「仮焼粉」とは、熱処理により調合された、酸化カルシウムと酸化アルミニウムとを含む混合粉末を意味する。「仮焼粉」は、カルシウム(Ca)とアルミニウム(Al)の割合が、CaO:Alに換算したモル比で、13:6~11:8となるように調合される。 In the present application, "calcined powder" means mixed powder containing calcium oxide and aluminum oxide prepared by heat treatment. The "calcined powder" is prepared so that the molar ratio of calcium (Ca) and aluminum (Al) is 13:6 to 11:8 in terms of CaO:Al 2 O 3 .

特に、カルシウム(Ca)とアルミニウム(Al)の割合は、CaO:Alに換算したモル比で、12.5:6.5~11:8の範囲であることが好ましく、12.3:6.7~11.5:7.5の範囲であることがより好ましく、12.2:6.8~11.8:7.2の範囲であることがさらに好ましい。理想的には、酸化カルシウムと酸化アルミニウムのモル比は、約12:7である。 In particular, the ratio of calcium (Ca) and aluminum (Al) is preferably in the range of 12.5:6.5 to 11:8 in terms of CaO:Al 2 O 3 molar ratio, and 12.3 :6.7 to 11.5:7.5, more preferably 12.2:6.8 to 11.8:7.2. Ideally, the molar ratio of calcium oxide to aluminum oxide is about 12:7.

仮焼粉は、例えば、以下のようにして調製することができる。 The calcined powder can be prepared, for example, as follows.

まず、混合粉末を準備する。混合粉末は、少なくとも、酸化カルシウム源および酸化アルミニウム源となる原料を含む。 First, a mixed powder is prepared. The mixed powder contains at least raw materials serving as a calcium oxide source and an aluminum oxide source.

例えば、混合粉末は、カルシウムアルミネートを含んでも良く、あるいは混合粉末は、カルシウム化合物、アルミニウム化合物、およびカルシウムアルミネートからなる群から選定された少なくとも2つを含んでも良い。 For example, the mixed powder may contain calcium aluminate, or the mixed powder may contain at least two selected from the group consisting of a calcium compound, an aluminum compound, and calcium aluminate.

混合粉末は、例えば、カルシウム化合物とアルミニウム化合物とを含んでも良い。また、混合粉末は、例えば、カルシウム化合物とカルシウムアルミネートとを含んでも良い。また、混合粉末は、例えば、アルミニウム化合物とカルシウムアルミネートとを含んでも良い。また、混合粉末は、例えば、カルシウム化合物と、アルミニウム化合物と、カルシウムアルミネートとを含んでも良い。さらに、混合粉末は、例えば、カルシウムアルミネートのみを含む混合粉末であっても良い。 The mixed powder may contain, for example, a calcium compound and an aluminum compound. The mixed powder may also contain, for example, a calcium compound and calcium aluminate. The mixed powder may also contain, for example, an aluminum compound and calcium aluminate. The mixed powder may also contain, for example, a calcium compound, an aluminum compound, and calcium aluminate. Furthermore, the mixed powder may be, for example, a mixed powder containing only calcium aluminate.

以下、代表例として、混合粉末が少なくとも、酸化カルシウム源となる原料Aと、酸化アルミニウム源となる原料Bとを含む場合を想定して、工程S110について説明する。 As a representative example, step S110 will be described below assuming that the mixed powder contains at least a raw material A serving as a calcium oxide source and a raw material B serving as an aluminum oxide source.

原料Aとしては、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸水素カルシウム、硫酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、およびハロゲン化カルシウムなどが挙げられる。これらの中では、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、および酸化カルシウムが好ましい。 Raw material A includes calcium carbonate, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium hydrogen carbonate, calcium sulfate, calcium metaphosphate, calcium oxalate, calcium acetate, calcium nitrate, and calcium halide. Among these, calcium carbonate, calcium hydroxide, and calcium oxide are preferred.

原料Bとしては、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、およびハロゲン化アルミニウムなどが挙げられる。これらの中では、酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムが好ましい。酸化アルミニウム(アルミナ)には、α-アルミナ、γ-アルミナ、δ-アルミナなどあるが、α-酸化アルミニウム(アルミナ)が好ましい。 Examples of raw material B include aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate, and aluminum halide. Among these, aluminum oxide and aluminum hydroxide are preferred. Aluminum oxide (alumina) includes α-alumina, γ-alumina, δ-alumina and the like, and α-alumina is preferred.

なお、原料Aおよび原料Bは、アルカリ金属不純物の含有量が少ないことが好ましい。これにより、仮焼粉、さらには被処理体に含まれるアルカリ金属不純物の量を低減することができる。また、最終的に得られる焼結体において、耐プラズマ性をよりいっそう高めることができる。 In addition, it is preferable that the raw material A and the raw material B have a low content of alkali metal impurities. This makes it possible to reduce the amount of alkali metal impurities contained in the calcined powder and the object to be processed. In addition, the plasma resistance of the finally obtained sintered body can be further enhanced.

アルカリ金属不純物の含有量は、例えば、重量比で1000ppm以下である。アルカリ金属不純物の含有量は、重量比で100ppm以下であることが好ましく、重量比で10ppm以下であることがより好ましい。 The content of alkali metal impurities is, for example, 1000 ppm or less by weight. The content of alkali metal impurities is preferably 100 ppm or less by weight, more preferably 10 ppm or less by weight.

本願において、主要なアルカリ金属不純物は、ナトリウムおよびリチウムである。 In this application, the major alkali metal impurities are sodium and lithium.

次に、原料Aおよび原料Bを含む混合粉末が熱処理される。これにより、酸化カルシウムと酸化アルミニウムを含む仮焼粉が得られる。前述のように、仮焼粉中の酸化カルシウムと酸化アルミニウムの割合は、モル比で、13:6~11:8の範囲である。 Next, the mixed powder containing raw material A and raw material B is heat-treated. As a result, a calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide is obtained. As described above, the molar ratio of calcium oxide to aluminum oxide in the calcined powder is in the range of 13:6 to 11:8.

なお、熱処理の温度は、おおよそ500℃~1270℃の範囲である。 The heat treatment temperature is in the range of approximately 500.degree. C. to 1270.degree.

ただし、正確には、熱処理の温度は、使用する原料Aおよび原料Bによって変化する。 However, precisely, the temperature of the heat treatment varies depending on the raw material A and the raw material B used.

例えば、原料Aとして酸化カルシウムを使用し、原料Bとして酸化アルミニウムを使用した場合、熱処理温度は、例えば500℃~1270℃の範囲である。また、原料Aとして炭酸カルシウムを選定した場合、炭酸カルシウムが酸化カルシウムと二酸化炭素に分解する温度は、約900℃であるため、混合粉末の熱処理温度は、少なくとも900℃以上である必要がある。同様に、原料Aとして水酸化カルシウムを選定した場合、水酸化カルシウムが酸化カルシウムと水に分解する温度は、450℃~500℃であるため、混合粉末の熱処理温度は、少なくとも500℃以上である必要がある。その他の化合物の場合も、同様に考えられる。 For example, when calcium oxide is used as raw material A and aluminum oxide is used as raw material B, the heat treatment temperature is, for example, in the range of 500°C to 1270°C. In addition, when calcium carbonate is selected as raw material A, the temperature at which calcium carbonate decomposes into calcium oxide and carbon dioxide is about 900°C, so the heat treatment temperature of the mixed powder must be at least 900°C or higher. Similarly, when calcium hydroxide is selected as raw material A, the temperature at which calcium hydroxide decomposes into calcium oxide and water is 450° C. to 500° C. Therefore, the heat treatment temperature of the mixed powder is at least 500° C. or higher. There is a need. Other compounds can also be considered in the same way.

原料Aおよび原料Bを含む混合粉末の熱処理温度が高すぎると焼結が進み、粉砕し難くなる。熱処理温度は、700℃~1250℃の範囲であることが好ましく、900℃~1200℃の範囲であることがより好ましく、950℃~1150℃の範囲であることがさらに好ましく、1000℃~1100℃の範囲であることがもっとも好ましい。 If the heat treatment temperature of the mixed powder containing raw material A and raw material B is too high, sintering proceeds and pulverization becomes difficult. The heat treatment temperature is preferably in the range of 700°C to 1250°C, more preferably in the range of 900°C to 1200°C, even more preferably in the range of 950°C to 1150°C, further preferably 1000°C to 1100°C. is most preferably in the range of

熱処理は、大気中、もしくは酸素含有雰囲気(例えば酸素ガス雰囲気)で実施しても、不活性ガス雰囲気中または真空雰囲気中で実施しても良い。 The heat treatment may be performed in air, in an oxygen-containing atmosphere (for example, an oxygen gas atmosphere), in an inert gas atmosphere, or in a vacuum atmosphere.

熱処理後に得られた仮焼粉は、通常、一部が焼結した粉末状または塊状である。このため、必要に応じて、粉砕処理を実施しても良い。 The calcined powder obtained after the heat treatment is usually in the form of partially sintered powder or lumps. Therefore, pulverization treatment may be carried out as necessary.

粉砕処理(粗粉砕)には、例えば、ボールミル等が使用される。自動乳鉢を用いても良い。乾式ボールミルでは、平均粒径が1μm~100μm程度まで粉砕処理が行われても良い。乾式ボールミルでは、粉砕助剤として、例えば、C2n+1OH(nは3以上の整数)で表されるアルコール(例えば、イソプロピルアルコール)が用いられる。 A ball mill or the like, for example, is used for the pulverization treatment (coarse pulverization). An automatic mortar may be used. In a dry ball mill, pulverization may be performed to an average particle size of about 1 μm to 100 μm. In a dry ball mill, for example, an alcohol represented by C n H 2n+1 OH (where n is an integer of 3 or more) (eg, isopropyl alcohol) is used as a grinding aid.

ここで、粉砕処理後の粉末の「平均粒径」は、レーザ回折散乱法で測定して得た値を意味するものとする。 Here, the "average particle size" of the powder after pulverization means a value obtained by measurement by a laser diffraction scattering method.

さらに微細で均一な粉末を得たい場合は、例えば、C2n+1OH(nは3以上の整数)で表されるアルコール(例えば、イソプロピルアルコール)を溶媒として用いた、湿式ボールミル、または循環式ビーズミルなどを用いることにより、粉末の平均粒径を0.5μm~50μmまで微細化することができる。 If you want to obtain a finer and more uniform powder, for example, a wet ball mill or a circulation system using an alcohol (eg, isopropyl alcohol) represented by C n H 2n+1 OH (n is an integer of 3 or more) as a solvent By using a bead mill or the like, the average particle size of the powder can be reduced to 0.5 μm to 50 μm.

以上の工程により、仮焼粉が調製される。 A calcined powder is prepared by the above steps.

(工程S120)
次に、工程S110で得られた仮焼粉を含む被処理体が密閉可能な容器内に設置される。
(Step S120)
Next, the object to be processed containing the calcined powder obtained in step S110 is placed in a sealable container.

被処理体として、粉末状の仮焼粉をそのまま使用しても良い。あるいは、被処理体として、仮焼粉を含む成形体が使用されても良い。 Powdery calcined powder may be used as it is as the object to be processed. Alternatively, a compact containing calcined powder may be used as the object to be processed.

成形体は、仮焼粉を圧縮成形することにより製造され得る。仮焼粉の成形圧力は、例えば、150MPa~300MPaの範囲であることが好ましい。成形圧力が300MPaを超えると、成形体に割れが生じる場合がある。また、成形圧力が150MPaを下回ると、最終的に得られる焼結体の相対密度が低下する場合がある。 A compact can be produced by compression molding the calcined powder. The molding pressure of the calcined powder is preferably in the range of 150 MPa to 300 MPa, for example. If the molding pressure exceeds 300 MPa, the molded body may crack. Moreover, when the compacting pressure is less than 150 MPa, the relative density of the finally obtained sintered body may decrease.

容器内に設置された被処理体は、その後、上下方向から加圧される。 The object to be processed placed in the container is then pressurized from above and below.

この際のプレス圧力は、50kgf/cm以上である。プレス圧力が50kgf/cmを下回ると、以降の工程S130において粒子の成長が促進されず、5μm以上の平均結晶粒径を得ることが難しくなる。 The press pressure at this time is 50 kgf/cm 2 or more. If the pressing pressure is less than 50 kgf/cm 2 , grain growth is not promoted in the subsequent step S130, making it difficult to obtain an average crystal grain size of 5 μm or more.

なお、容器にはさらに還元剤が設置される。 A reducing agent is further installed in the container.

還元剤としては、Ti部材および/またはCa源が使用される。 Ti members and/or Ca sources are used as reducing agents.

Ti部材は、例えば、Ti板、Ti箔、およびTi粉末の形態であっても良い。 The Ti member may be in the form of Ti plate, Ti foil, and Ti powder, for example.

また、Ca源は、例えば、CaH粉末の形態であっても良い。 The Ca source may also be in the form of CaH2 powder, for example.

なお、処理環境下には、Ti部材および/またはCa源の他に、さらに、アルミニウム(Al)蒸気源、および一酸化炭素(CO)源を設置しても良い。 In addition to the Ti member and/or Ca source, an aluminum (Al) vapor source and a carbon monoxide (CO) source may be installed under the treatment environment.

このうち、Al蒸気源としては、例えば、アルミニウム粉末、アルミニウム箔、およびアルミニウム板などが使用されても良い。また、CO源としては、例えば、炭素板および炭素容器などの炭素(C)部材が使用されても良い。 Among these, as the Al vapor source, for example, aluminum powder, aluminum foil, aluminum plate, and the like may be used. Also, as the CO source, for example, a carbon (C) member such as a carbon plate and a carbon container may be used.

(工程S130)
次に、容器内が減圧処理される。また、被処理体が加圧状態のまま加熱され、熱処理される。例えば、容器内は、30Pa以下に減圧される。容器内は、10Pa以下に減圧されることが好ましい。
(Step S130)
Next, the inside of the container is decompressed. Further, the object to be treated is heated while being pressurized to be heat-treated. For example, the pressure inside the container is reduced to 30 Pa or less. The pressure inside the container is preferably reduced to 10 Pa or less.

被処理体の熱処理温度(以下、「焼成温度」ともいう)は、1280℃~1330℃の範囲である。焼成温度は、1290℃~1320℃の範囲であることが好ましい。 The heat treatment temperature of the object to be processed (hereinafter also referred to as "firing temperature") is in the range of 1280.degree. C. to 1330.degree. The firing temperature is preferably in the range of 1290°C to 1320°C.

被処理体の熱処理時間(以下、「焼成時間」ともいう)は、焼成温度によっても変化するが、例えば、14時間~100時間の範囲である。焼成時間は、24時間~96時間の範囲であることが好ましい。 The heat treatment time of the object to be processed (hereinafter also referred to as “firing time”) varies depending on the firing temperature, but is, for example, in the range of 14 hours to 100 hours. The firing time is preferably in the range of 24 hours to 96 hours.

被処理体の熱処理により、仮焼粉中の酸化カルシウムおよび酸化アルミニウム(および含まれる場合、カルシウムアルミネート)が反応して、非導電性マイエナイト化合物が生成する。また、還元剤によりこれが還元され、導電性マイエナイト化合物が形成される。 By heat-treating the object to be treated, calcium oxide and aluminum oxide (and calcium aluminate if included) in the calcined powder react to form a non-conductive mayenite compound. Also, it is reduced by a reducing agent to form a conductive mayenite compound.

ここで、第1の製造方法では、焼成温度での保持が完了する3時間前の時点から、被処理体に印加されているプレス圧力が徐々に弱められ、プレス圧力は、遅くとも焼成温度での保持の完了までに、0(ゼロ)まで低下される。 Here, in the first manufacturing method, the press pressure applied to the object to be processed is gradually weakened from the point of time 3 hours before the completion of holding at the firing temperature, and the press pressure reaches the firing temperature at the latest. By the end of the hold, it drops to 0 (zero).

このプレス圧力の減少速度の平均値を「プレス圧力減少速度v」と称すると、プレス圧力減少速度vは、20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲である。プレス圧力減少速度vが大きいほど、被処理体に加わるプレス圧力がより早く低下する。すなわち、被処理体がより迅速に、圧力印加状態から開放される。 Assuming that the average value of this press pressure decrease rate is called "press pressure decrease rate v", the press pressure decrease rate v is in the range of 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h. The higher the press pressure decrease speed v, the faster the press pressure applied to the object to be processed decreases. That is, the object to be processed is more quickly released from the pressure application state.

このような態様で被処理体に印加されるプレス圧力を開放した場合、最終的に得られる酸化物焼結体中に、平均結晶粒径が5μm以上の大きな粒子が形成される。 When the press pressure applied to the object to be processed is released in this manner, large grains having an average crystal grain size of 5 μm or more are formed in the finally obtained oxide sintered body.

特に、プレス圧力減少速度vは、20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲であることが好ましい。 In particular, the press pressure reduction rate v is preferably in the range of 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h.

工程S130後には、相対密度が98%以上の緻密な焼結体が製造される。焼結体の相対密度は、99%以上であることが好ましい。相対密度が高いほど、焼結体が衝撃や熱応力に対して壊れにくくなる。 After step S130, a dense sintered body having a relative density of 98% or more is manufactured. The relative density of the sintered body is preferably 99% or more. The higher the relative density, the less likely the sintered body will break against impact and thermal stress.

また、前述の仮焼粉に使用する原料Aおよび原料Bに含まれる不純物量を低減することにより、焼結体に含まれるアルカリ金属不純物を有意に抑制することができる。例えば、焼結体に含まれるアルカリ金属不純物の量は、重量比で1000ppm以下である。 Further, by reducing the amounts of impurities contained in the raw materials A and B used in the calcined powder described above, alkali metal impurities contained in the sintered body can be significantly suppressed. For example, the amount of alkali metal impurities contained in the sintered body is 1000 ppm or less by weight.

このように、第1の製造方法で得られる酸化物焼結体は、平均結晶粒径が大きく、相対密度が高く、不純物量が少ないため、良好な耐プラズマ性を有する。 As described above, the oxide sintered body obtained by the first production method has a large average crystal grain size, a high relative density, and a small amount of impurities, and therefore has good plasma resistance.

また、第1の製造方法では、比較的大きな焼結体を比較的容易に製造することができる。例えば、得られる焼結体は、厚さが8mm以上であってもよい。 Moreover, in the first manufacturing method, a relatively large sintered body can be manufactured relatively easily. For example, the resulting sintered body may have a thickness of 8 mm or more.

図2には、工程S120~工程S130において使用される装置の一構成図を模式的に示す。 FIG. 2 schematically shows a configuration diagram of an apparatus used in steps S120 to S130.

図2に示すように、この装置100は、加圧部材110と、加熱室180とを有する。 As shown in FIG. 2, this device 100 has a pressure member 110 and a heating chamber 180 .

加圧部材110は、筒状部材120および押し付け部材130を有する。 The pressing member 110 has a tubular member 120 and a pressing member 130 .

前記被処理体は、前記加圧部材内で加圧される。前記筒状部材は、カーボンを含む材質の部材であることが好ましく(例えばカーボンやSiC等)、カーボン製の部材であることがより好ましい。 The object to be processed is pressurized within the pressurizing member. The cylindrical member is preferably a member made of a material containing carbon (for example, carbon, SiC, etc.), and more preferably a member made of carbon.

本発明において前記筒状部材は、筒形状に限られず、例えば箱形状であってもよい。また筒状部材の断面は、四角形や円形等に限られず、製造される焼結体の形状に従えばよい。 In the present invention, the tubular member is not limited to a tubular shape, and may be box-shaped, for example. Further, the cross section of the cylindrical member is not limited to square, circular, or the like, and may conform to the shape of the sintered body to be manufactured.

また押し付け部材130は、その材質は特に限定されない。押し付け部材130は、カーボンを含む部材であることが好ましく(例えばカーボンやSiC等)、カーボン製の部材であることがより好ましい。したがって、被処理体は、カーボンを含む加圧部材内で加圧することが好ましく、カーボン製の加圧部材内で加圧することがより好ましい。特に、被処理体は、カーボンを含む筒状部材内で加圧することが好ましく、カーボン製の筒状部材内で加圧することがより好ましい。 Further, the material of the pressing member 130 is not particularly limited. The pressing member 130 is preferably a member containing carbon (such as carbon or SiC), and more preferably a member made of carbon. Therefore, the object to be processed is preferably pressurized within a pressurizing member containing carbon, and more preferably pressurized within a pressurizing member made of carbon. In particular, the object to be processed is preferably pressurized inside a tubular member containing carbon, and more preferably pressurized inside a tubular member made of carbon.

筒状部材120は、側面122および底面124を有し、さらに側面122と底面124に囲まれた内部空間126を有する。より具体的には、内部空間126は、内側側壁128と内側底部壁129によって区画される。 Cylindrical member 120 has a side surface 122 and a bottom surface 124 and an interior space 126 surrounded by the side surface 122 and the bottom surface 124 . More specifically, interior space 126 is defined by inner side wall 128 and inner bottom wall 129 .

特に、筒状部材120は、略円柱状または角柱状の形態を有しても良い。前者の場合、底面124は略円形となり、後者の場合、底面124は略多角形状となる。内部空間126は、略円柱状または角柱状の形態を有しても良い。前者の場合、内側底部壁129は略円形となり、後者の場合、内側底部壁129は略多角形状となる。 In particular, tubular member 120 may have a generally cylindrical or prismatic configuration. In the former case, the bottom surface 124 is substantially circular, and in the latter case, the bottom surface 124 is substantially polygonal. The internal space 126 may have a substantially cylindrical or prismatic shape. In the former case, the inner bottom wall 129 will be substantially circular, and in the latter case the inner bottom wall 129 will be substantially polygonal.

押し付け部材130は、先端135を有し、該先端135を、所定のプレス圧力で、筒状部材120の内部空間126に挿入することができる。図2には、押し付け部材130が、筒状部材120の内部空間126に挿入される前の状態が示されている。 The pressing member 130 has a tip 135 that can be inserted into the interior space 126 of the tubular member 120 with a predetermined pressing pressure. FIG. 2 shows a state before the pressing member 130 is inserted into the inner space 126 of the tubular member 120. As shown in FIG.

なお、加圧部材110は、市販のホットプレス装置で構成されても良い。 Note that the pressure member 110 may be configured by a commercially available hot press device.

加熱室180は、加圧部材110を収容する構造を有する。加熱室180は、ガス入口182および排気口184を有し、内部の圧力(真空度)および雰囲気を制御することができる。また、加熱室180は、加圧部材110を加熱できる加熱構造を有しても良い。例えば、加熱室180と筒状部材120の間に発熱体がある構造である。ただし、加圧部材110自身が加熱機構を有する場合、加熱室180の加熱構造は省略できる。 Heating chamber 180 has a structure that accommodates pressure member 110 . The heating chamber 180 has a gas inlet 182 and an exhaust port 184, and can control internal pressure (degree of vacuum) and atmosphere. Moreover, the heating chamber 180 may have a heating structure capable of heating the pressure member 110 . For example, there is a structure in which a heating element is provided between the heating chamber 180 and the tubular member 120 . However, if the pressing member 110 itself has a heating mechanism, the heating structure of the heating chamber 180 can be omitted.

図3には、この装置100を使用する際の態様の一例が示されている。 FIG. 3 shows an example of how the device 100 is used.

図3に示すように、装置100を使用する際には、まず、加圧部材110の筒状部材120の内部空間126の下面、すなわち内側底部壁129に、1または2以上のカーボン板140が設置される。ただし、カーボン板140の設置は任意である。 As shown in FIG. 3, when using the apparatus 100, first, one or more carbon plates 140 are placed on the lower surface of the inner space 126 of the cylindrical member 120 of the pressure member 110, that is, on the inner bottom wall 129. Installed. However, installation of the carbon plate 140 is optional.

次に、カーボン板140の上に、第1の部材142が設置される。 Next, a first member 142 is placed on the carbon plate 140 .

第1の部材142は、Tiおよび/またはCa源のような還元剤を有する。例えば、第1の部材142は、Ti粉末、Ti板、またはTi箔で構成されても良い。あるいは、第1の部材142は、CaH粉末であっても良い。または、第1の部材142は、Ti源およびCaH粉末を有しても良い。 The first member 142 has a reducing agent such as a Ti and/or Ca source. For example, the first member 142 may be composed of Ti powder, Ti plate, or Ti foil. Alternatively, the first member 142 may be CaH2 powder. Alternatively, the first member 142 may have a Ti source and CaH2 powder.

次に、筒状部材120の内部空間126に、第1の部材142を覆うようにして、被処理体145が設置される。被処理体145は、前述のように、酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムを含む仮焼粉を有する。 Next, an object 145 to be processed is installed in the inner space 126 of the cylindrical member 120 so as to cover the first member 142 . The object 145 to be processed has calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide, as described above.

なお、被処理体145は、例えば、微細な多数の貫通孔を有する被覆部材(例えばアルミナ(酸化アルミニウム)など)で被覆した状態(好ましくは全体を被覆した状態)で、内部空間126に設置されても良い。この場合、熱処理後の生成物の回収が容易となる。 The object to be processed 145 is installed in the internal space 126 in a state where it is coated (preferably entirely coated) with a coating member (for example, alumina (aluminum oxide) or the like) having a large number of fine through-holes. can be In this case, it becomes easy to recover the product after the heat treatment.

次に、必要な場合、筒状部材120の内部空間126に、被処理体145を覆うようにして、第2の部材147が設置される。 Next, if necessary, a second member 147 is installed in the internal space 126 of the cylindrical member 120 so as to cover the object 145 to be processed.

第2の部材147は、Tiおよび/またはCa源のような還元剤を有する。例えば、第2の部材147は、Ti粉末、Ti板、またはTi箔で構成されても良い。あるいは、第2の部材147は、CaH粉末であっても良い。または、第2の部材147は、Ti源およびCaH粉末を有しても良い。第2の部材147は、第1の部材142と同じ部材であっても良い。 A second member 147 has a reducing agent such as a Ti and/or Ca source. For example, the second member 147 may be composed of Ti powder, Ti plate, or Ti foil. Alternatively, the second member 147 may be CaH2 powder. Alternatively, the second member 147 may have a Ti source and CaH2 powder. The second member 147 may be the same member as the first member 142 .

次に、第2の部材147の上に、1または2以上の第2のカーボン板150が設置される。ただし、第2のカーボン板150の設置は任意である。 Next, one or more second carbon plates 150 are placed on the second member 147 . However, installation of the second carbon plate 150 is optional.

次に、筒状部材120の内部空間126に、押し付け部材130の先端135が挿入される。また、押し付け部材130に上から荷重を加えることにより、押し付け部材130の先端135を介して、内部空間126内の各部材に、所定のプレス圧力が印加される。 Next, the tip 135 of the pressing member 130 is inserted into the inner space 126 of the tubular member 120 . Further, by applying a load to the pressing member 130 from above, a predetermined pressing pressure is applied to each member in the internal space 126 via the tip 135 of the pressing member 130 .

前述のように、プレス圧力は、50kgf/cm以上である。 As mentioned above, the press pressure is 50 kgf/cm 2 or more.

次に、このようにして構成された加圧部材110を含む組立体160が、加熱室180の内部に設置される。 Next, the assembly 160 including the pressure member 110 configured in this way is installed inside the heating chamber 180 .

次に、加熱室180のガス入口182および排気口184を用いて、加熱室180の内部が所定の圧力まで減圧される。 Next, using gas inlet 182 and exhaust port 184 of heating chamber 180, the interior of heating chamber 180 is decompressed to a predetermined pressure.

例えば、排気口184を真空ポンプのような排気装置に接続して、排気装置を稼働させることにより、加熱室180の内部を減圧することができる。例えば、加熱室180の内部圧力は、30Pa以下である。内部圧力は、10Pa以下であることが好ましい。 For example, the pressure inside the heating chamber 180 can be reduced by connecting the exhaust port 184 to an exhaust device such as a vacuum pump and operating the exhaust device. For example, the internal pressure of heating chamber 180 is 30 Pa or less. The internal pressure is preferably 10 Pa or less.

その後、ガス入口182を介して、所定の濃度で、所定のガスを導入しても良い。 A predetermined gas may then be introduced at a predetermined concentration via the gas inlet 182 .

次に、加熱室180の内部が所定の温度に昇温され、組立体160が加熱される。組立体160の焼成温度は、前述のように、1280℃~1330℃の範囲である。 Next, the inside of heating chamber 180 is heated to a predetermined temperature, and assembly 160 is heated. The firing temperature for the assembly 160 ranges from 1280° C. to 1330° C., as previously described.

焼成時間は、焼成温度および被処理体145の質量によっても変化するが、例えば、24時間~96時間の範囲である。 The firing time varies depending on the firing temperature and the mass of the object 145 to be processed, but is in the range of 24 hours to 96 hours, for example.

組立体160の加熱により、カーボン製の加圧部材110、およびカーボン板140、150の側から一酸化炭素ガスが生じる。 When the assembly 160 is heated, carbon monoxide gas is generated from the pressure member 110 made of carbon and the carbon plates 140 and 150 .

また、第1の部材142と第2の部材147の存在により、被処理体145は、Tiおよび/またはCaのような還元剤に取り囲まれる。例えば、第1の部材142および/または第2の部材147にCaH粉末を使用した場合、CaH粉末が分解して、Ca蒸気が生じる。 Also, due to the presence of the first member 142 and the second member 147, the object 145 to be processed is surrounded by a reducing agent such as Ti and/or Ca. For example, if CaH2 powder is used for the first member 142 and/or the second member 147, the CaH2 powder will decompose to produce Ca vapor.

その結果、加熱室180内、特に筒状部材120の内部空間126内は、強い還元性雰囲気となる。そのため、被処理体145から導電性マイエナイト化合物が生成される。 As a result, the interior of the heating chamber 180, particularly the interior space 126 of the tubular member 120, becomes a strong reducing atmosphere. Therefore, a conductive mayenite compound is generated from the object 145 to be processed.

ここで、前述のように、被処理体145に印加されているプレス圧力は、焼成温度での保持が完了する3時間前の時点から、徐々に弱められる。プレス圧力減少速度vは、前述のように、20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲である。 Here, as described above, the press pressure applied to the object 145 to be processed is gradually weakened three hours before the holding at the firing temperature is completed. The press pressure decrease rate v is in the range of 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h as described above.

そのため、焼成温度での保持が完了する前または完了時点で、プレス圧力が0(ゼロ)となる。 Therefore, the press pressure becomes 0 (zero) before or at the time when the holding at the firing temperature is completed.

これらの工程により、被処理体145の焼成過程で粒成長が促進され、平均結晶粒径が大きな粒子を含む焼結体が製造される。 Through these steps, grain growth is promoted during the firing process of the object 145 to be processed, and a sintered body containing grains with a large average crystal grain size is manufactured.

その後、組立体160が常温まで冷却されてから、組立体160が加熱室180から取り出され、組立体160から焼結体が回収される。 After that, after the assembly 160 is cooled to room temperature, the assembly 160 is taken out from the heating chamber 180 and the sintered body is recovered from the assembly 160 .

このような装置100を用いて熱処理を実施することにより、被処理体145から焼結体を製造することができる。 A sintered compact can be produced from the object 145 to be treated by performing heat treatment using such an apparatus 100 .

なお、上記装置100は、単なる一例に過ぎず、その他の装置を使用して、被処理体を熱処理しても良いことは、当業者には明らかであろう。 It should be obvious to those skilled in the art that the apparatus 100 described above is merely an example, and that other apparatuses may be used to heat-treat the object to be processed.

以下、本発明の実施例について説明する。ここで、例1~例10は実施例であり、例21~例28は比較例である。 Examples of the present invention will be described below. Here, Examples 1 to 10 are examples, and Examples 21 to 28 are comparative examples.

(例1)
以下の方法で、導電性マイエナイト化合物で構成された焼結体を製造した。
(Example 1)
A sintered body composed of a conductive mayenite compound was produced by the following method.

(仮焼粉の調製)
まず、酸化カルシウム(CaO):酸化アルミニウム(Al)のモル比換算で12:7となるように、炭酸カルシウム(CaCO、高純度化学社製、カタログコードCAH08PB)粉末313.5gと、酸化アルミニウム(α-Al、高純度化学社製、カタログコードALO14PB)粉末186.5gとを混合した。
(Preparation of calcined powder)
First, 313.5 g of calcium carbonate (CaCO 3 , manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., catalog code CAH08PB) powder and , and 186.5 g of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., catalog code ALO14PB) powder.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1000℃まで加熱し、1000℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。 Next, this mixed powder was heated to 1000° C. at a rate of temperature increase of 300° C./hour in the air, and held at 1000° C. for 12 hours. Thereafter, this was cooled to room temperature at a cooling rate of 300°C/hour.

その結果、約362gの白色粉末(以下、粉末「A1」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD-2100、島津製作所社製)により、得られた粉末A1の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。 As a result, about 362 g of white powder (hereinafter referred to as powder "A1") was obtained. When the particle size of the obtained powder A1 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、粉末A1を330gと、直径5mmのジルコニアボール3kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れ、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、10時間、ボールミル粉砕処理を実施した。 Next, 330 g of powder A1, 3 kg of zirconia balls with a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid are placed in a 7-liter zirconia container, and a zirconia lid is placed on the container. Then, ball mill pulverization treatment was performed at a rotation speed of 72 rpm for 10 hours.

これにより、白色粉末(以下、粉末「B1」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B1は、酸化カルシウム(CaO)と酸化アルミニウム(Al)が主結晶で、僅かにカルシウムアルミネート(CaO.Al、3CaO.Al、CaO.2Al)を含むことが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B1の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as powder "B1") was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, the obtained powder B1 has calcium oxide (CaO) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as main crystals, with a slight amount of calcium aluminate (CaO.Al 2 O 3 , 3CaO.Al 2 O 3 , CaO.2Al 2 O 3 ). Moreover, it was found that the average particle size of the powder B1 obtained by the above laser diffraction scattering method was 2.0 μm.

(酸化物焼結体の製造)
次に、粉末B1を被処理体として熱処理し、酸化物焼結体を製造した。
(Production of oxide sintered body)
Next, the powder B1 was used as an object to be treated and heat-treated to produce an oxide sintered body.

粉末B1の熱処理には、前述の図2に示したような装置100を使用した。筒状部材120の内側底部壁129は、円形状であり、直径約60mmの寸法を有する。 The apparatus 100 as shown in FIG. 2 was used for the heat treatment of the powder B1. The inner bottom wall 129 of tubular member 120 is circular and measures approximately 60 mm in diameter.

筒状部材120の内部空間126には、下から以下の順番で各部材を設置した:
2枚のカーボン板140(直径59mm×厚さ5mm)
アルミナ布(アルミナ粉末を約50wt%含んだ布)(田中製紙工業社製、MA-80)
第1の部材142としてのTi板(直径59mm×厚さ0.5mm)
被処理体145;被処理体145は、前記アルミナ布で被覆した状態で配置した
第2の部材147としてのTi板(直径59mm×厚さ0.5mm)
アルミナ布(アルミナ粉末を約50wt%含んだ布)(田中製紙工業社製、MA-80)
4枚のカーボン板150(直径59mm×厚さ5mm)。
In the internal space 126 of the tubular member 120, the members were installed in the following order from the bottom:
Two carbon plates 140 (diameter 59 mm x thickness 5 mm)
Alumina cloth (cloth containing about 50% by weight of alumina powder) (manufactured by Tanaka Paper Industry Co., Ltd., MA-80)
Ti plate (diameter 59 mm x thickness 0.5 mm) as first member 142
Object to be treated 145: The object to be treated 145 is a Ti plate (diameter 59 mm x thickness 0.5 mm) as a second member 147 arranged in a state of being covered with the alumina cloth.
Alumina cloth (cloth containing about 50% by weight of alumina powder) (manufactured by Tanaka Paper Industry Co., Ltd., MA-80)
Four carbon plates 150 (diameter 59 mm x thickness 5 mm).

次に、押し付け部材130により、被処理体に50kg/cmのプレス圧力を印加した状態で、この組立体を加熱室180内に設置した。 Next, this assembly was installed in the heating chamber 180 while a pressing pressure of 50 kg/cm 2 was applied to the object to be processed by the pressing member 130 .

ロータリーポンプを用いて加熱室180内を約10Paまで減圧した。この状態で、加熱室180内を加熱し、被処理体の熱処理を実施した。 The pressure inside the heating chamber 180 was reduced to about 10 Pa using a rotary pump. In this state, the inside of the heating chamber 180 was heated, and the object to be processed was heat-treated.

熱処理は、300℃/時間の昇温速度で組立体を1300℃まで加熱し、この温度に48時間保持した後、300℃/時間の降温速度で組立体を室温まで冷却することにより、実施した。 The heat treatment was carried out by heating the assembly to 1300°C at a heating rate of 300°C/hour, holding at this temperature for 48 hours, and then cooling the assembly to room temperature at a cooling rate of 300°C/hour. .

なお、被処理体に対するプレス圧力は、1300℃に達してから45時間経過後に、20kgf/cm/hの速度でゼロまで低下させた。 In addition, the press pressure on the object to be treated was lowered to zero at a rate of 20 kgf/cm 2 /h after 45 hours had passed since the temperature reached 1300°C.

この処理の後に被処理体を回収したところ、表面が黒色の黒色物質(以下、黒色物質「C1」と称する)が得られた。黒色物質C1は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。 When the object to be treated was collected after this treatment, a black substance with a black surface (hereinafter referred to as black substance “C1”) was obtained. The black substance C1 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C1には、反りや膨れなどの変形は観察されなかった。寸法は、直径60mm×厚さ8.4mmであった。 No deformation such as warpage or swelling was observed in the black material C1. The dimensions were 60 mm diameter by 8.4 mm thick.

(分析)
黒色物質C1から電子密度測定用試料を採取した。試料は、アルミナ製自動乳鉢を用いて黒色物質C1の粗粉砕を行い、得られた粗粉のうち、黒色物質C1の中央部分に相当する部分から採取した。
(analysis)
A sample for electron density measurement was taken from the black material C1. The black material C1 was coarsely pulverized using an alumina automatic mortar, and the sample was collected from the portion corresponding to the central portion of the black material C1 among the obtained coarse powders.

得られた試料のX線回折分析の結果、この試料は、C12A7構造だけを有することがわかった。また、得られた粉末の光拡散反射スペクトルのピーク位置から求められた電子密度は、1.8×1021cm-3であり、場所によるバラつきは顕著ではなかった。 X-ray diffraction analysis of the sample obtained showed that this sample had only the C12A7 structure. Further, the electron density obtained from the peak position of the light diffuse reflectance spectrum of the obtained powder was 1.8×10 21 cm −3 , and the variation depending on the location was not remarkable.

このように、黒色物質C1は、導電性マイエナイト化合物で構成されていることが確認された。 Thus, it was confirmed that the black substance C1 was composed of the conductive mayenite compound.

以下、黒色物質C1を「サンプル1」と称する。 The black material C1 is hereinafter referred to as "Sample 1".

(例2~例10)
例1と同様の方法により、酸化物焼結体を製造した。
(Examples 2 to 10)
An oxide sintered body was produced in the same manner as in Example 1.

ただし、例2~例10では、例1とは異なる条件で焼結体を製造した。焼結体の製造条件を、以下の表1に示す。 However, in Examples 2 to 10, sintered bodies were produced under conditions different from those in Example 1. The manufacturing conditions for the sintered body are shown in Table 1 below.

以下、例2~例10で得られた焼結体を、それぞれ、「サンプル2」~「サンプル10」と称する。 The sintered bodies obtained in Examples 2 to 10 are hereinafter referred to as "Sample 2" to "Sample 10", respectively.

例1と同様の評価の結果、サンプル2~サンプル10は、いずれも導電性マイエナイト化合物で構成されていることが確認された。 As a result of the same evaluation as in Example 1, it was confirmed that Samples 2 to 10 were all composed of a conductive mayenite compound.

(例21~例28)
例1と同様の方法により、酸化物焼結体を製造した。
(Examples 21 to 28)
An oxide sintered body was produced in the same manner as in Example 1.

ただし、例21~例28では、仮焼粉を調製する際の原料として、例1とは異なるものを使用した。具体的には、酸化アルミニウムとして、純正化学社製、製品番号32015jis_J-2のα-Alを使用し、炭酸カルシウムとして、純正化学社製、製品番号43260jis-2の炭酸カルシウムを使用した。 However, in Examples 21 to 28, materials different from those in Example 1 were used as raw materials for preparing the calcined powder. Specifically, α-Al 2 O 3 manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., product number 32015jis_J-2 was used as aluminum oxide, and calcium carbonate manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., product number 43260jis-2 was used as calcium carbonate. .

また、例21~例28では、例1とは異なる条件で焼結体を製造した。焼結体の製造条件を、以下の表1に示す。 In Examples 21 to 28, sintered bodies were produced under conditions different from those in Example 1. The manufacturing conditions for the sintered body are shown in Table 1 below.

以下、例21~例28で得られた焼結体を、それぞれ、「サンプル21」~「サンプル28」と称する。 The sintered bodies obtained in Examples 21 to 28 are hereinafter referred to as "Sample 21" to "Sample 28", respectively.

例1と同様の評価の結果、サンプル21~サンプル28は、いずれも導電性マイエナイト化合物で構成されていることが確認された。 As a result of the same evaluation as in Example 1, it was confirmed that Samples 21 to 28 were all composed of a conductive mayenite compound.

Figure 2023022339000002
(サンプルの特性評価)
各サンプルを用いて、以下の評価を実施した。
Figure 2023022339000002
(Sample characterization)
The following evaluations were carried out using each sample.

(平均結晶粒径の測定)
各サンプルのSEM像を1000倍で撮影した。得られたSEM像を画像処理ソフト(WinROOF:三谷商事株式会社製)に取り込み、二値化処理を行った。各粒子の粒径を平均し、平均結晶粒径を算定した。
(Measurement of average grain size)
An SEM image of each sample was taken at 1000x. The obtained SEM image was loaded into image processing software (WinROOF: manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) and binarized. The grain size of each grain was averaged to calculate the average crystal grain size.

(相対密度の測定)
各サンプルの相対密度を、アルキメデス法により測定した。
(Measurement of relative density)
The relative density of each sample was measured by the Archimedes method.

(不純物濃度の測定)
ICP発光分光分析法により、各サンプルに含まれるアルカリ金属不純物量を測定した。
(Measurement of impurity concentration)
The amount of alkali metal impurities contained in each sample was measured by ICP emission spectrometry.

(導電率の測定)
各サンプルの導電率を、4端子(電極)法により測定した。
(Conductivity measurement)
The conductivity of each sample was measured by the 4-terminal (electrode) method.

(曲げ強度試験)
各サンプルの曲げ強度を、4点曲げ試験により評価した。試験片の寸法は、幅4mm、高さ3mm、長さ50mmとし、JIS R1601に準拠して試験を実施した。
(Bending strength test)
The flexural strength of each sample was evaluated by a 4-point bending test. The dimensions of the test piece were 4 mm in width, 3 mm in height, and 50 mm in length, and the test was conducted in accordance with JIS R1601.

(耐プラズマ性の評価)
各サンプルをプラズマガス中に暴露し、耐プラズマ性を評価した。
(Evaluation of plasma resistance)
Each sample was exposed to plasma gas and evaluated for plasma resistance.

プラズマガスとしてCFガスを使用した。プラズマパワーは350Wであり、圧力は、10Paとした。試験時間は130分とした。試験後に、サンプルのエッチング速度を評価した。 CF4 gas was used as the plasma gas. The plasma power was 350 W and the pressure was 10 Pa. The test time was 130 minutes. After testing, the samples were evaluated for etch rate.

以下の表2には、各サンプルにおいて得られた試験結果をまとめて示す。 Table 2 below summarizes the test results obtained for each sample.

Figure 2023022339000003
表2から、サンプル1~サンプル10では、サンプル21~28に比べて、エッチング速度が有意に抑制されており、耐プラズマ性が良好であることがわかった。
Figure 2023022339000003
From Table 2, it was found that Samples 1 to 10 had significantly lower etching rates than Samples 21 to 28, and had good plasma resistance.

比較のため、市販のMgO試験片およびY試験片を用いて、同様の試験を実施した。その結果、MgO試験片では、エッチング速度は、37.6nm/hであった。また、Y試験片では、エッチング速度は、54.7nm/hであった。 For comparison, similar tests were performed using commercially available MgO and Y 2 O 3 test pieces. As a result, the MgO test piece had an etching rate of 37.6 nm/h. Also, the etching rate of the Y 2 O 3 test piece was 54.7 nm/h.

このことから、サンプル1~サンプル10では、MgOおよびYと遜色のない、良好な耐プラズマ性が得られることがわかった。 From this, it was found that Samples 1 to 10 had good plasma resistance comparable to that of MgO and Y 2 O 3 .

100 装置
110 加圧部材
120 筒状部材
122 側面
124 底面
126 内部空間
128 内側側壁
129 内側底部壁
130 押し付け部材
135 先端
140 カーボン板
142 第1の部材
145 被処理体
147 第2の部材
150 第2のカーボン板
160 組立体
180 加熱室
182 ガス入口
184 排気口
100 device 110 pressure member 120 cylindrical member 122 side surface 124 bottom surface 126 internal space 128 inner side wall 129 inner bottom wall 130 pressing member 135 tip 140 carbon plate 142 first member 145 object to be processed 147 second member 150 second Carbon plate 160 Assembly 180 Heating chamber 182 Gas inlet 184 Exhaust port

Claims (4)

酸化物焼結体であって、
導電性マイエナイト化合物を含み、
平均結晶粒径が5μm~40μmの範囲であり、
相対密度が98%以上である、酸化物焼結体。
An oxide sintered body,
containing a conductive mayenite compound,
The average crystal grain size is in the range of 5 μm to 40 μm,
An oxide sintered body having a relative density of 98% or more.
当該酸化物焼結体は、導電性マイエナイト化合物で構成され、
アルカリ金属不純物の含有量が重量比で1000ppm以下である、請求項1に記載の酸化物焼結体。
The oxide sintered body is composed of a conductive mayenite compound,
2. The oxide sintered body according to claim 1, wherein the content of alkali metal impurities is 1000 ppm or less by weight.
厚さが8mm以上である、請求項1または2に記載の酸化物焼結体。 3. The oxide sintered body according to claim 1, having a thickness of 8 mm or more. 酸化物焼結体の製造方法であって、
(1)酸化カルシウムと酸化アルミニウムとを、13:6~11:8(CaO:Alに換算したモル比)の割合で含む仮焼粉を準備する工程と、
(2)前記仮焼粉を含む被処理体を、還元剤とともに容器内に入れ、前記被処理体を50kgf/cm以上のプレス圧力で加圧する工程と、
(3)前記容器内を減圧した状態で、前記被処理体を1280℃~1330℃の範囲に保持し、熱処理を実施する工程であって、前記被処理体に印加されるプレス圧力は、前記温度での保持が完了する3時間前から、平均20kgf/cm/h~60kgf/cm/hの範囲の速度で低下され、前記保持の完了までに0(ゼロ)まで低下される、工程と、
を有する、製造方法。
A method for producing an oxide sintered body,
(1) A step of preparing a calcined powder containing calcium oxide and aluminum oxide at a ratio of 13:6 to 11:8 (molar ratio converted to CaO:Al 2 O 3 );
(2) A step of placing the object to be treated containing the calcined powder in a container together with a reducing agent, and pressurizing the object to be treated with a press pressure of 50 kgf/cm 2 or more;
(3) A step of holding the object to be treated in a range of 1280° C. to 1330° C. and performing heat treatment with the inside of the container being decompressed, wherein the press pressure applied to the object to be treated is From 3 hours before the completion of holding at temperature, it is reduced at a rate ranging from 20 kgf/cm 2 /h to 60 kgf/cm 2 /h on average, and is reduced to 0 (zero) by the completion of said holding. and,
A manufacturing method.
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