JP2951771B2 - 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 - Google Patents
希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法Info
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- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類酸化物−アルミ
ナ−シリカ焼結体およびその製造方法に関し、特に、強
度や靱性低下の原因となるセラミックス中のポアを少な
くし、異常粒成長を抑制することによって、高い強度な
らびに靱性をもつ組織的に緻密な希土類酸化物−アルミ
ナ−シリカ焼結体について提案する。
ナ−シリカ焼結体およびその製造方法に関し、特に、強
度や靱性低下の原因となるセラミックス中のポアを少な
くし、異常粒成長を抑制することによって、高い強度な
らびに靱性をもつ組織的に緻密な希土類酸化物−アルミ
ナ−シリカ焼結体について提案する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物系セラミックスは、高温での強度
が高く、かつ耐熱性,耐酸化性および耐食性に優れてい
るため、少なくともその融点の数百度以下の温度までは
信頼して使用することができる。それ故に、融点が2000
℃を超える希土類酸化物（希土類元素およびそれらの混
合物の酸化物）やアルミナは、高温用セラミックス材料
として有望視されていた。特に、この２種類の酸化物か
らなる混合セラミックスの場合も、その融点は2000℃近
傍であり、いわゆる高温材料として有効なものと考えら
れている。
が高く、かつ耐熱性,耐酸化性および耐食性に優れてい
るため、少なくともその融点の数百度以下の温度までは
信頼して使用することができる。それ故に、融点が2000
℃を超える希土類酸化物（希土類元素およびそれらの混
合物の酸化物）やアルミナは、高温用セラミックス材料
として有望視されていた。特に、この２種類の酸化物か
らなる混合セラミックスの場合も、その融点は2000℃近
傍であり、いわゆる高温材料として有効なものと考えら
れている。
【０００３】しかしながら、一般に、酸化物混合セラミ
ックスについては、酸化物の混合物を焼成して焼結体を
得る際、結晶粒が異常成長を引起こし、100μｍ以上と
いう大きな結晶粒径となるために、ポアが形成されやす
く緻密化されにくいという問題があった。しかも、得ら
れる焼結体は、異常成長した結晶粒や前記ポアのため
に、強度，靱性ならびに硬度が著しく小さいものにしか
ならなかった。このような理由で、今日まで、このよう
な酸化物混合セラミックスの焼結体は、実用に供される
までに到らなかったのである。
ックスについては、酸化物の混合物を焼成して焼結体を
得る際、結晶粒が異常成長を引起こし、100μｍ以上と
いう大きな結晶粒径となるために、ポアが形成されやす
く緻密化されにくいという問題があった。しかも、得ら
れる焼結体は、異常成長した結晶粒や前記ポアのため
に、強度，靱性ならびに硬度が著しく小さいものにしか
ならなかった。このような理由で、今日まで、このよう
な酸化物混合セラミックスの焼結体は、実用に供される
までに到らなかったのである。
【０００４】特に、Ln4Al2O9およびLnAlO3なる組成の化
合物については、焼成の際に、マルテンサイト変態によ
って双晶を生成するために、非常に脆い多結晶焼結体し
か得ることができないという致命的な欠点があった。
合物については、焼成の際に、マルテンサイト変態によ
って双晶を生成するために、非常に脆い多結晶焼結体し
か得ることができないという致命的な欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した酸
化物混合セラミックスの多結晶焼結体の異常粒成長を抑
制する方法の１つとして、従来、第３の物質の添加によ
って制御する方法が有効であると漠然と考えられてい
た。しかし、希土類酸化物−アルミナ系の焼結体は、前
記抑制技術が未だ確立されていないため、セラミックス
材料として実用化されていないのが実情である。
化物混合セラミックスの多結晶焼結体の異常粒成長を抑
制する方法の１つとして、従来、第３の物質の添加によ
って制御する方法が有効であると漠然と考えられてい
た。しかし、希土類酸化物−アルミナ系の焼結体は、前
記抑制技術が未だ確立されていないため、セラミックス
材料として実用化されていないのが実情である。
【０００６】本発明の目的は、反復可能性のある前記抑
制技術を確立すること、即ち、酸化物混合セラミックス
の多結晶焼結体について、それに第３の物質を添加する
ことによって、該焼結体の結晶粒径を適性に制御し、も
って強度ならびに靱性がともに優れた，実用に適する希
土類酸化物−アルミナ系の焼結体およびその製造方法を
提案することにある。
制技術を確立すること、即ち、酸化物混合セラミックス
の多結晶焼結体について、それに第３の物質を添加する
ことによって、該焼結体の結晶粒径を適性に制御し、も
って強度ならびに靱性がともに優れた，実用に適する希
土類酸化物−アルミナ系の焼結体およびその製造方法を
提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上掲の目的を実現するた
めに鋭意研究した結果、発明者らは、希土類酸化物−ア
ルミナ系の焼結体では、その構成粒子の結晶粒径を30μ
ｍ以下に制御すると、この種の焼結体に望まれている所
望の強度ならびに靱性が得られることを突き止めた。そ
こで、このような結晶粒径を得るための条件について、
さらに研究を行ったところ、第３の物質としてシリカ
（SiO2）を添加配合することが、強度や靱性低下の原因
となる焼結体中のポアや異常粒成長の防止に有効である
との知見を得、次のような要旨構成の本発明に想到し
た。
めに鋭意研究した結果、発明者らは、希土類酸化物−ア
ルミナ系の焼結体では、その構成粒子の結晶粒径を30μ
ｍ以下に制御すると、この種の焼結体に望まれている所
望の強度ならびに靱性が得られることを突き止めた。そ
こで、このような結晶粒径を得るための条件について、
さらに研究を行ったところ、第３の物質としてシリカ
（SiO2）を添加配合することが、強度や靱性低下の原因
となる焼結体中のポアや異常粒成長の防止に有効である
との知見を得、次のような要旨構成の本発明に想到し
た。
【０００８】すなわち、本発明は、希土類酸化物95〜５
wt％，アルミナ94.9〜4.9 wt％およびシリカ0.1 〜10wt
％の混合物を成形し、その後、この混合物を１〜200 ℃
／分の昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度域で0.
1 〜24時間保持して焼成を行うことを特徴とする希土類
酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の製造方法と、それに
よって合成される結晶粒径が30μｍ以下である希土類酸
化物−アルミナ−シリカ焼結体、ならびに、Ln4Al2O9も
しくはLnAlO3（ただし、Lnは希土類元素およびそれらの
混合物）を主成分とするもの99.9〜90wt％とシリカ0.1
〜10wt％の混合物を成形し、その後、この混合物を１〜
200 ℃／分の昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度
域で0.1 〜24時間保持して焼成を行うことを特徴とする
希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の製造方法と、
それによって合成される結晶粒径が30μｍ以下である希
土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体である。
wt％，アルミナ94.9〜4.9 wt％およびシリカ0.1 〜10wt
％の混合物を成形し、その後、この混合物を１〜200 ℃
／分の昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度域で0.
1 〜24時間保持して焼成を行うことを特徴とする希土類
酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の製造方法と、それに
よって合成される結晶粒径が30μｍ以下である希土類酸
化物−アルミナ−シリカ焼結体、ならびに、Ln4Al2O9も
しくはLnAlO3（ただし、Lnは希土類元素およびそれらの
混合物）を主成分とするもの99.9〜90wt％とシリカ0.1
〜10wt％の混合物を成形し、その後、この混合物を１〜
200 ℃／分の昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度
域で0.1 〜24時間保持して焼成を行うことを特徴とする
希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の製造方法と、
それによって合成される結晶粒径が30μｍ以下である希
土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体である。
【０００９】
【作用】本発明の希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結
体の製造方法によれば、まず、希土類酸化物粉 5〜95wt
％，アルミナ94.9〜4.9 wt％およびシリカ0.1 〜10wt％
とを混合する。
体の製造方法によれば、まず、希土類酸化物粉 5〜95wt
％，アルミナ94.9〜4.9 wt％およびシリカ0.1 〜10wt％
とを混合する。
【００１０】ここで、希土類酸化物粉が５wt％未満で
は、得られる希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の
特性がアルミナ焼結体単独の特性に片寄ったものとな
り、一方、アルミナが4.9 wt％未満では、得られる希土
類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の特性が希土類酸化
物単独の特性に片寄ったものとなるため、上記範囲に限
定したのである。
は、得られる希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の
特性がアルミナ焼結体単独の特性に片寄ったものとな
り、一方、アルミナが4.9 wt％未満では、得られる希土
類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体の特性が希土類酸化
物単独の特性に片寄ったものとなるため、上記範囲に限
定したのである。
【００１１】また、シリカの添加量が、0.1 wt％未満で
は、焼結体の結晶粒の異常成長を抑制できないため、緻
密な焼結体を得ることができない。一方、10wt％超で
は、添加効果は変わらないが、固溶量より多いシリカが
希土類酸化物あるいはアルミナと反応してシリケイト化
合物を形成するため、却って好ましくない。従って、シ
リカの添加量は、上記0.1 〜10wt％の範囲に限定したの
である。
は、焼結体の結晶粒の異常成長を抑制できないため、緻
密な焼結体を得ることができない。一方、10wt％超で
は、添加効果は変わらないが、固溶量より多いシリカが
希土類酸化物あるいはアルミナと反応してシリケイト化
合物を形成するため、却って好ましくない。従って、シ
リカの添加量は、上記0.1 〜10wt％の範囲に限定したの
である。
【００１２】なお、希土類酸化物（Ln2O3 ）としては、
例えば、Sc2O3,Y2O3, La2O3, CeO2,Pr2O3, Nd2O3, Sm2O
3,Eu2O3, Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3,
Yb2O3, Lu2O3が好適に用いられる。
例えば、Sc2O3,Y2O3, La2O3, CeO2,Pr2O3, Nd2O3, Sm2O
3,Eu2O3, Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3,
Yb2O3, Lu2O3が好適に用いられる。
【００１３】また、前記酸化物粉の混合に当っては、粉
体の混合あるいは混練に用いられる通常の機械を使用す
ることができる。この混合は、乾式，湿式のどちらでも
よく、特に湿式の場合はエチルアミン，魚油等の表面活
性剤を使用すると効果的に混合できる。
体の混合あるいは混練に用いられる通常の機械を使用す
ることができる。この混合は、乾式，湿式のどちらでも
よく、特に湿式の場合はエチルアミン，魚油等の表面活
性剤を使用すると効果的に混合できる。
【００１４】次に、上述のようにして得られた混合原料
は一旦乾燥し、引続き所定形状の生成形体に成形する。
この成形工程では、成形助剤として有機高分子（ポリエ
チレングリコール, ポリビニルアルコール等）を上記混
合原料に添加し、常法の既知成形技術を適用して成形す
ることができる。
は一旦乾燥し、引続き所定形状の生成形体に成形する。
この成形工程では、成形助剤として有機高分子（ポリエ
チレングリコール, ポリビニルアルコール等）を上記混
合原料に添加し、常法の既知成形技術を適用して成形す
ることができる。
【００１５】次に、前記生成形体は、１〜200 ℃／分の
昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度に、 0.1〜24
時間保持する焼成によって焼結体とする。この焼成温度
が、1400℃より低いと、焼結が不十分になるために緻密
な焼結体を得ることができず、一方2000℃より高いと結
晶粒の異常成長を招く。このことから、適性焼成温度の
範囲は、1400〜2000℃の範囲に限定される。次に、焼成
時間は、前記焼成温度に関連し、焼成温度が低い時には
長く、また高い時には短くすることが好ましいが、0.1
時間より短いと焼結が不十分なために緻密な焼結体を得
ることができず、一方、10時間超では結晶粒の異常成長
を招くため、0.1 〜10時間の範囲に限定した。また、昇
温速度は、１℃／分より遅いと焼結に時間がかかりすぎ
て経済的でなく、一方200 ℃／分より速いと緻密な焼結
体が得られないため、１〜200 ℃／分の範囲に限定され
る。
昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度に、 0.1〜24
時間保持する焼成によって焼結体とする。この焼成温度
が、1400℃より低いと、焼結が不十分になるために緻密
な焼結体を得ることができず、一方2000℃より高いと結
晶粒の異常成長を招く。このことから、適性焼成温度の
範囲は、1400〜2000℃の範囲に限定される。次に、焼成
時間は、前記焼成温度に関連し、焼成温度が低い時には
長く、また高い時には短くすることが好ましいが、0.1
時間より短いと焼結が不十分なために緻密な焼結体を得
ることができず、一方、10時間超では結晶粒の異常成長
を招くため、0.1 〜10時間の範囲に限定した。また、昇
温速度は、１℃／分より遅いと焼結に時間がかかりすぎ
て経済的でなく、一方200 ℃／分より速いと緻密な焼結
体が得られないため、１〜200 ℃／分の範囲に限定され
る。
【００１６】なお、焼成時の雰囲気としては、酸化雰囲
気が好ましいが、非酸化雰囲気（例えば、窒素ガスやア
ルゴンガス，ヘリウムガス）でも良く、さらに真空中で
焼成してもよい。
気が好ましいが、非酸化雰囲気（例えば、窒素ガスやア
ルゴンガス，ヘリウムガス）でも良く、さらに真空中で
焼成してもよい。
【００１７】このようにして得られた本発明の希土類酸
化物−アルミナ−シリカ焼結体は、シリカの添加によっ
て、構成粒子の結晶粒径が30μｍ以下に制御される。そ
の結果、従来では期待できなかった強度と靱性値を有す
る希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体を得ることが
できる。
化物−アルミナ−シリカ焼結体は、シリカの添加によっ
て、構成粒子の結晶粒径が30μｍ以下に制御される。そ
の結果、従来では期待できなかった強度と靱性値を有す
る希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体を得ることが
できる。
【００１８】一般にセラミックスは、構成粒子の結晶粒
径が50μｍを超えると、強度の低下が著しくなる。従っ
て、高強度のセラミックス材料を得るためには、結晶粒
径を50μｍ以下にしなければならない。それゆえに、本
発明では、平均結晶粒径を30μｍ以下にすると最大粒径
は50μｍ以下となることから、平均結晶粒径を30μｍ以
下に制御しているのである。
径が50μｍを超えると、強度の低下が著しくなる。従っ
て、高強度のセラミックス材料を得るためには、結晶粒
径を50μｍ以下にしなければならない。それゆえに、本
発明では、平均結晶粒径を30μｍ以下にすると最大粒径
は50μｍ以下となることから、平均結晶粒径を30μｍ以
下に制御しているのである。
【００１９】次に、シリカの添加による結晶粒径の制御
は、焼成時にマルテンサイト変態を生じるLn4Al2O9およ
びLnAlO3なる化合物を主成分とする希土類酸化物−アル
ミナ焼結体のときに特に有効である。すなわち、Ln4Al2
O9もしくはLnAlO3（ただし、Lnは希土類元素およびそれ
らの混合物）を主成分とするもの99.9〜90wt％とシリカ
0.1 〜10wt％の混合物を成形し、上述した方法によって
合成される希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体は、
結晶粒径が30μｍ以下に制御されているため、結晶粒径
が100 μｍの場合に見られた脆さは全く観察されなかっ
た。
は、焼成時にマルテンサイト変態を生じるLn4Al2O9およ
びLnAlO3なる化合物を主成分とする希土類酸化物−アル
ミナ焼結体のときに特に有効である。すなわち、Ln4Al2
O9もしくはLnAlO3（ただし、Lnは希土類元素およびそれ
らの混合物）を主成分とするもの99.9〜90wt％とシリカ
0.1 〜10wt％の混合物を成形し、上述した方法によって
合成される希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体は、
結晶粒径が30μｍ以下に制御されているため、結晶粒径
が100 μｍの場合に見られた脆さは全く観察されなかっ
た。
【００２０】その理由は、前記焼結体中の構成粒子に双
晶が生成せず、クラックの進展に伴って初めて少ない数
の双晶が生成するが、この双晶は、クラックの歪みのエ
ネルギーを吸収し、かつ、この双晶面の動きによって
も、歪みのエネルギーを吸収できるため、前記焼結体の
強度と靱性とが大きくすると考えられる。これは、従来
知られていない強靱化の機構で、発明者らの新規の発見
である。以下実施例に従って説明する。
晶が生成せず、クラックの進展に伴って初めて少ない数
の双晶が生成するが、この双晶は、クラックの歪みのエ
ネルギーを吸収し、かつ、この双晶面の動きによって
も、歪みのエネルギーを吸収できるため、前記焼結体の
強度と靱性とが大きくすると考えられる。これは、従来
知られていない強靱化の機構で、発明者らの新規の発見
である。以下実施例に従って説明する。
【００２１】
（実施例１）50mlのアルコール中に、Ｙ2O3 粉60ｇ, Al
2O3 粉13.5ｇおよびSiO2粉 1.5ｇの混合粉体を入れ、さ
らに１mlのジエチルアミンを添加し、ボールミルを用い
て48時間湿式混合した。混合終了後、60℃に加熱して、
アルコールを蒸発させ、次いで、５％のポリエチレング
リコール水溶液に入れて混合し、これを乾燥した。その
後、45×20×４mm3 の大きさの生成形体に成形した。次
に、この生成形体を、空気中で２℃／分の昇温速度で50
0 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間保持して仮焼した。こ
の仮焼試料を、空気中で10℃／分の昇温速度で1700℃ま
で昇温し、1700℃に１時間保持して焼結体を得た。
2O3 粉13.5ｇおよびSiO2粉 1.5ｇの混合粉体を入れ、さ
らに１mlのジエチルアミンを添加し、ボールミルを用い
て48時間湿式混合した。混合終了後、60℃に加熱して、
アルコールを蒸発させ、次いで、５％のポリエチレング
リコール水溶液に入れて混合し、これを乾燥した。その
後、45×20×４mm3 の大きさの生成形体に成形した。次
に、この生成形体を、空気中で２℃／分の昇温速度で50
0 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間保持して仮焼した。こ
の仮焼試料を、空気中で10℃／分の昇温速度で1700℃ま
で昇温し、1700℃に１時間保持して焼結体を得た。
【００２２】得られた焼結体の平均結晶粒径は、４μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝10MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝10MP・m1/2であった。
【００２３】（実施例２）70mlのエチルアルコール中
に、Ｈo2O3粉87.7ｇ，Al2O3 粉11.8ｇおよびSiO2粉 0.5
ｇの混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添
加し、ボールミルを用いて72時間湿式混合した。混合終
了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次い
で、５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合
し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさ
の生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中
で２℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２
時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃
／分の昇温速度で1600℃まで昇温し、1600℃に４時間保
持して焼結体を得た。
に、Ｈo2O3粉87.7ｇ，Al2O3 粉11.8ｇおよびSiO2粉 0.5
ｇの混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添
加し、ボールミルを用いて72時間湿式混合した。混合終
了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次い
で、５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合
し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさ
の生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中
で２℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２
時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃
／分の昇温速度で1600℃まで昇温し、1600℃に４時間保
持して焼結体を得た。
【００２４】得られた焼結体の平均結晶粒径は、３μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝９MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝９MP・m1/2であった。
【００２５】（実施例３）80mlのエチルアルコール中
に、La2O3 粉74.6ｇ，Al2O3 粉23.4ｇおよびSiO2粉２ｇ
の混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合し、
これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさの生
成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中で２
℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間
保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃／分
の昇温速度で1500℃まで昇温し、1500℃に８時間保持し
て焼結体を得た。
に、La2O3 粉74.6ｇ，Al2O3 粉23.4ｇおよびSiO2粉２ｇ
の混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合し、
これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさの生
成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中で２
℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間
保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃／分
の昇温速度で1500℃まで昇温し、1500℃に８時間保持し
て焼結体を得た。
【００２６】得られた焼結体の平均結晶粒径は、５μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は600MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝６MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は600MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝６MP・m1/2であった。
【００２７】（実施例４）80mlのエチルアルコール中
に、Yb2O3 粉 65.08ｇ，Al2O3 粉8.42ｇおよびSiO2粉
1.5ｇの混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミン
を添加し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混
合終了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次
いで、５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混
合し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大き
さの生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気
中で２℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500℃で
２時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10
℃／分の昇温速度で1600℃まで昇温し、1600℃で３時間
保持して焼結体を得た。
に、Yb2O3 粉 65.08ｇ，Al2O3 粉8.42ｇおよびSiO2粉
1.5ｇの混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミン
を添加し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混
合終了後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次
いで、５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混
合し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大き
さの生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気
中で２℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500℃で
２時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10
℃／分の昇温速度で1600℃まで昇温し、1600℃で３時間
保持して焼結体を得た。
【００２８】得られた焼結体の平均結晶粒径は、４μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝９MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝９MP・m1/2であった。
【００２９】（実施例５）90mlのエチルアルコール中
に、Er2O3 粉90ｇ，Al2O3 粉23.8ｇおよびSiO2粉３ｇの
混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて72時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合し、
これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさの生
成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中で２
℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間
保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃／分
の昇温速度で1650℃まで昇温し、1650℃に３時間保持し
て焼結体を得た。
に、Er2O3 粉90ｇ，Al2O3 粉23.8ｇおよびSiO2粉３ｇの
混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて72時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて混合し、
これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさの生
成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中で２
℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500 ℃で２時間
保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃／分
の昇温速度で1650℃まで昇温し、1650℃に３時間保持し
て焼結体を得た。
【００３０】得られた焼結体の平均結晶粒径は、６μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝８MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は700MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝８MP・m1/2であった。
【００３１】（実施例６）80mlのエチルアルコール中
に、Nd2O3 粉75.2ｇ，Al2O3 粉22.8ｇおよびSiO2粉２ｇ
の混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて攪拌混合
し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさ
の生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中
で５℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500℃で２
時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃
／分の昇温速度で1650℃まで昇温し、1650℃に２時間保
持して焼結体を得た。
に、Nd2O3 粉75.2ｇ，Al2O3 粉22.8ｇおよびSiO2粉２ｇ
の混合粉体を入れ、さらに１mlのジエチルアミンを添加
し、ボールミルを用いて48時間湿式混合した。混合終了
後、60℃に加熱して、アルコールを蒸発させ、次いで、
５％のポリエチレングリコール水溶液に入れて攪拌混合
し、これを乾燥した。その後、45×20×４mm3 の大きさ
の生成形体に成形した。次に、この生成形体を、空気中
で５℃／分の昇温速度で500 ℃まで昇温し、500℃で２
時間保持して仮焼した。この仮焼試料を、空気中で10℃
／分の昇温速度で1650℃まで昇温し、1650℃に２時間保
持して焼結体を得た。
【００３２】得られた焼結体の平均結晶粒径は、４μｍ
であった。また、焼結体の曲げ強度は600MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝６MP・m1/2であった。
であった。また、焼結体の曲げ強度は600MPaであり、破
壊靱性値ＫIC＝６MP・m1/2であった。
【００３３】このように本発明の方法で得られた希土類
酸化物−アルミナ−シリカ焼結体は、緻密でポアがな
く、平均結晶粒径30μｍ以下の粒子で構成されている。
しかも、本発明の焼結体は、実用に供されるに充分な強
度ならびに破壊靱性値を有する。特に破壊靱性値に関し
ては、アルミナやムライトの約２〜３倍の値を有する。
酸化物−アルミナ−シリカ焼結体は、緻密でポアがな
く、平均結晶粒径30μｍ以下の粒子で構成されている。
しかも、本発明の焼結体は、実用に供されるに充分な強
度ならびに破壊靱性値を有する。特に破壊靱性値に関し
ては、アルミナやムライトの約２〜３倍の値を有する。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、希土
類酸化物−アルミナ系の混合物にシリカを添加配合し
て、その焼結体の結晶粒径を30μｍ以下に制御すること
により、ポアの形成を阻止し、緻密で高い強度と靱性を
有する組織的に均一な希土類酸化物−アルミナ−シリカ
焼結体を容易に得ることができる。それ故に、従来、セ
ラミックス材料として実用に供されなかった希土類酸化
物−アルミナ系の焼結体を実用に供することができる。
類酸化物−アルミナ系の混合物にシリカを添加配合し
て、その焼結体の結晶粒径を30μｍ以下に制御すること
により、ポアの形成を阻止し、緻密で高い強度と靱性を
有する組織的に均一な希土類酸化物−アルミナ−シリカ
焼結体を容易に得ることができる。それ故に、従来、セ
ラミックス材料として実用に供されなかった希土類酸化
物−アルミナ系の焼結体を実用に供することができる。
【００３５】従って、本発明によれば、エンジン部品，
ガスタービン翼，ガスタービン用部品，耐腐食性装置部
品，坩堝，ボールミル用部品，高温炉用熱交換器，耐熱
材，高空飛翔体用耐熱材，燃焼管，ダイカスト用部品，
絶縁材料，核融合炉材料，原子炉用材料，太陽炉材料，
工具，熱遮蔽材料，電子回路用基体，シール材，継手や
バルブ用部品，人工骨や人工歯根等の生体材料，誘電材
料，刃物やカッター刃，スポーツ用品，ポンプ，ノズ
ル，磁気ヘッド，ローラー，ガイド，軸受，フェルー
ル，その他の広い分野で有効に用いられるものを提供で
きる。
ガスタービン翼，ガスタービン用部品，耐腐食性装置部
品，坩堝，ボールミル用部品，高温炉用熱交換器，耐熱
材，高空飛翔体用耐熱材，燃焼管，ダイカスト用部品，
絶縁材料，核融合炉材料，原子炉用材料，太陽炉材料，
工具，熱遮蔽材料，電子回路用基体，シール材，継手や
バルブ用部品，人工骨や人工歯根等の生体材料，誘電材
料，刃物やカッター刃，スポーツ用品，ポンプ，ノズ
ル，磁気ヘッド，ローラー，ガイド，軸受，フェルー
ル，その他の広い分野で有効に用いられるものを提供で
きる。
Claims (4)
- 【請求項１】 希土類酸化物５〜95wt％，アルミナ94.9
〜4.9 wt％およびシリカ0.1 〜10wt％の焼結体であっ
て、この焼結体の結晶粒径が30μｍ以下であることを特
徴とする希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体。 - 【請求項２】 上記焼結体が、Ln4Al2O9もしくはLnAlO3
（ただし、Lnは希土類元素およびそれらの混合物）を主
成分とする希土類酸化物−アルミナ混合酸化物99.9〜90
wt％とシリカ0.1 〜10wt％との焼結体である請求項１に
記載の焼結体。 - 【請求項３】 希土類酸化物，アルミナおよびシリカの
混合物を成形し、その後、この混合物を１〜200 ℃／分
の昇温速度にて加熱し、1400〜2000℃の温度域で0.1 〜
24時間保持して焼成を行うことを特徴とする希土類酸化
物−アルミナ−シリカ焼結体の製造方法。 - 【請求項４】 上記混合物が、Ln4Al2O9もしくはLnAlO3
（ただし、Lnは希土類元素およびそれらの混合物）を主
成分とするものとシリカの混合物である請求項３に記載
の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273602A JP2951771B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 |
| PCT/JP1992/001236 WO1993006058A1 (en) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Rare earth oxide-alumina-silica sinter and production thereof |
| US08/066,005 US5384293A (en) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Rare earth oxide-alumina-silica sintered body and method of producing the same |
| DE4293404T DE4293404T1 (de) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Seltenerdmetalloxid-Aluminiumoxid- Siliciumdioxid-Sinterkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE4293404A DE4293404C2 (de) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Seltenerdmetalloxid-Aluminiumoxid- Siliciumdioxid-Sinterkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273602A JP2951771B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585822A JPH0585822A (ja) | 1993-04-06 |
| JP2951771B2 true JP2951771B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=17530053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273602A Expired - Lifetime JP2951771B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5384293A (ja) |
| JP (1) | JP2951771B2 (ja) |
| DE (2) | DE4293404T1 (ja) |
| WO (1) | WO1993006058A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6753284B2 (en) | 2001-07-23 | 2004-06-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sintered alumina ceramic, method for producing the same, and cutting tool |
| WO2011001656A1 (ja) | 2009-07-03 | 2011-01-06 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
| US8749125B2 (en) | 2009-07-03 | 2014-06-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0829975B2 (ja) * | 1993-12-24 | 1996-03-27 | 工業技術院長 | アルミナ基セラミックス焼結体 |
| JPH1072249A (ja) * | 1996-05-23 | 1998-03-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アルミナ系セラミック焼結体及びアルミナ系セラミック部品 |
| JP3211683B2 (ja) * | 1996-07-18 | 2001-09-25 | 株式会社日立製作所 | 情報記録ディスク用ガラス基板 |
| US6577472B2 (en) * | 1997-07-24 | 2003-06-10 | Hitachi, Ltd. | Glass substrate for a magnetic disk, a magnetic disk which can be formed with a stable texture |
| JPH11100266A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-13 | Mamoru Omori | マルテンサイト変態するセラミック化合物とその製造方法および高靱性複合材料 |
| US5977007A (en) * | 1997-10-30 | 1999-11-02 | Howmet Research Corporation | Erbia-bearing core |
| AT406673B (de) * | 1998-03-04 | 2000-07-25 | Treibacher Auermet Prod Gmbh | Verwendung von metalloxiden zur bereitung keramischer formmassen |
| JP4213790B2 (ja) * | 1998-08-26 | 2009-01-21 | コバレントマテリアル株式会社 | 耐プラズマ部材およびそれを用いたプラズマ処理装置 |
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| US20060008677A1 (en) * | 2004-07-12 | 2006-01-12 | General Electric Company | Ceramic bonding composition, method of making, and article of manufacture incorporating the same |
| JP5458053B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-04-02 | コバレントマテリアル株式会社 | 透光性セラミックス及びその製造方法 |
| US10501373B1 (en) * | 2014-01-24 | 2019-12-10 | United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Multi-phase ceramic system |
| CN112759368B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-06-21 | 中国地质大学（北京） | 一种稀土氧化物增强增韧陶瓷岩板及其制备方法 |
| CN116003109B (zh) * | 2022-12-05 | 2023-10-31 | 广东工业大学 | 一种高性能氧化铝陶瓷劈刀及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5567564A (en) * | 1978-11-17 | 1980-05-21 | Mitsubishi Chem Ind | Improved quality refractory inorganic material composition |
| JPS6059194B2 (ja) * | 1980-03-17 | 1985-12-24 | 東芝セラミツクス株式会社 | 高密度酸化ユ−ロピウム焼結体の製造方法 |
| SU1028641A1 (ru) * | 1982-02-05 | 1983-07-15 | Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности | Огнеупорна набивна масса |
| FR2538370B1 (fr) * | 1982-12-28 | 1986-01-24 | Ceraver | Materiaux ceramiques vitreux, procede de fabrication de tels materiaux et application de ces derniers au collage de pieces ceramiques |
| JPS6059194A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-05 | 株式会社協立有機工業研究所 | カチオン変性デンプンを内添する抄紙法 |
| AT392064B (de) * | 1987-03-05 | 1991-01-25 | Olajipari Foevallalkozoe Es Te | Verfahren zur herstellung von keramischen aluminiumoxidgegenstaenden |
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| JPH03218963A (ja) * | 1989-11-11 | 1991-09-26 | Kurosaki Refract Co Ltd | 透明イットリウム―アルミニウム―ガーネット―セラミックスの製造方法 |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP3273602A patent/JP2951771B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-09-28 DE DE4293404T patent/DE4293404T1/de active Granted
- 1992-09-28 US US08/066,005 patent/US5384293A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-28 DE DE4293404A patent/DE4293404C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-28 WO PCT/JP1992/001236 patent/WO1993006058A1/ja active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5384293A (en) | 1995-01-24 |
| JPH0585822A (ja) | 1993-04-06 |
| WO1993006058A1 (en) | 1993-04-01 |
| DE4293404T1 (de) | 1993-10-07 |
| DE4293404C2 (de) | 2000-04-06 |
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