JP6594575B1

JP6594575B1 - ジルコニア焼結体からなる熱処理用部材

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Publication number: JP6594575B1
Application number: JP2019040270A
Authority: JP
Inventors: 浩二平下; 圭佑久保; 博律中; 宏司大西
Original assignee: Nikkato Corp
Current assignee: Nikkato Corp
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: JP2020142950A

Abstract

【課題】優れた耐食性及び耐久性を有する上に、焼成する電子部品を均一に加熱することができる熱処理用部材の提供。【解決手段】次の要件ａ）〜ｇ）を満たすジルコニア焼結体からなる熱処理用部材。ａ）Ｙ２Ｏ３を安定化剤とし、結晶相の９９容積％以上が立方晶系ジルコニアであるジルコニア焼結体からなる。ｂ）気孔率が０．３％以下である。ｃ）平均結晶粒径が５〜１０μｍである。ｄ）最小結晶粒径が３μｍ以上、最大結晶粒径が１５μｍ以下である。ｅ）Ａｌ２Ｏ３含有量が０．０５ｗｔ％以下である。ｆ）〔ＳｉＯ２（ｗｔ％）／Ｙ２Ｏ３（ｗｔ％）〕×１００が０．２０以下である。ｇ）Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２以外の不純物量が０．０２ｗｔ％以下である。【選択図】なし

Description

本発明は耐食性及び耐久性に優れたジルコニア焼結体からなる熱処理用部材に関する。

スマートフォンをはじめとする電子機器はめざましい技術開発により小型化・高性能化が急速に進んでいる。また、最近では自動車の安全運転をサポートする様々な安全装置が開発され、多くの自動車に搭載されている。そのため、小型化・高性能化により電子部品の製造条件も益々厳しくなり、特に焼成工程が非常に重要なポイントとなっている。
以前はブロック形状の焼結体を焼成し、ブロックから切り出して電子部品用の素材を製造していたが、最近では使用される圧電体をはじめとする電子部品も小型化・高性能化しており、精密な組成制御だけでなく、小型で高性能化を図るため部品構造の多層化などが採用されており、焼成後に加工することなく、そのまま電子部品を製造するケースが非常に多くなってきている。また、従来の電子部品と比べて組成も複雑になっており、成分によっては焼成により蒸発するなどして狙いとする組成からずれてしまうため、目標通りの特性が出ない等の問題が起こり易くなっている。そこで、焼成後の電子部品の組成変動を最小限に抑制するため、焼成速度を速くしたり、焼成する電子部品との反応が極力少ない熱処理用セッターを採用するなどの対策が講じられている。

例えば特許文献１には、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３及び／又はＣａＯを６〜２０ｍｏｌ％含有し、ＳｉＯ_２含有量が０．２重量％以下である立方晶系ジルコニアからなる熱処理用セッターが開示されている。しかしながら、以前の熱処理用セッターに比べて耐食性は向上するものの、焼成した電子部品と反応して接着してしまうという問題がある。
また特許文献２では、焼成する電子部品との反応を一層抑制するためＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計量を特定の範囲内に規定しているが、必ずしも十分とは言えない。
また、特許文献３及び４には、焼成用セッターの材質の改善ではなく、セッター表面に凹凸又は島状膨出部を設け、焼成する電子部品との接触を少なくして反応を抑制する発明が開示されている。即ち、特許文献３では、凸部の高さ、凸部間のピッチ、凸部の形状、凹部の厚さを規定しており、特許文献４では、島状膨出部の高さ、径、特定面積内の数を規定している。しかしながら、これらの規定を満たしたとしても、凹凸の凸部の最大高さと最小高さの差が大きい場合には、最近の小型化されている電子部品の焼成に適用すると、焼成用セッターの上に電子部品を載置した際に、各凸部と電子部品との間隔のばらつきが大きくなるため、電子部品が凸部上にきちんと載っている部分と、電子部品と凸部との間に隙間が開いている部分が混在する状態となり、焼成による変形等が生じるという問題がある。

特開２００４−３１５２９３号公報特開２００５− ８２４２９号公報特開２０１３−１７８０５３号公報特開２００３−３００７８２号公報

本発明は、従来の緻密質のジルコニア焼結体からなる熱処理用部材よりも優れた耐食性及び耐久性を有する上に、焼成する電子部品を均一に加熱することができる熱処理用部材の提供を目的とする。なお、本発明でいう耐食性とは焼成する電子部品の成分と熱処理用部材との反応が少なく、また焼成する電子部品への熱処理用部材成分の浸透が非常に少ないことを意味し、耐久性とは繰り返し使用しても熱処理用部材の変形や割れ等が非常に少なく、焼成する電子部品への影響が非常に少ないことを意味する。

上記課題は次の１）〜２）の発明によって解決される。
１）下記要件ａ）〜ｇ）を満たすジルコニア焼結体からなることを特徴とする熱処理用部材。
ａ）Ｙ_２Ｏ_３を安定化剤とし、結晶相の９９容積％以上が立方晶系ジルコニアであるジルコニア焼結体からなる。
ｂ）気孔率が０．３％以下である。
ｃ）平均結晶粒径が５〜１０μｍである。
ｄ）最小結晶粒径が３μｍ以上、最大結晶粒径が１５μｍ以下である。
ｅ）Ａｌ_２Ｏ_３含有量が０．０５ｗｔ％以下である。
ｆ）〔ＳｉＯ_２（ｗｔ％）／Ｙ_２Ｏ_３（ｗｔ％）〕×１００が０．２０以下である。
ｇ）Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２以外の不純物量が０．０２ｗｔ％以下である。

２）更に、熱処理用部材表面に凹凸を有し、下記要件ｈ）〜ｋ）を満たすことを特徴とする１）記載の熱処理用部材。
ｈ）前記凹凸の凸部の最大高さ：Ｒｙが３０μｍ以下である。
ｉ）前記凹凸の凸部の幅が１２０μｍ以下である。
ｊ）前記凹凸の凸部の最大高さと最小高さの差が１５μｍ以下である。
ｋ）前記表面の１ｍｍ^２の面積内に前記凹凸の凸部が３０〜２００個存在する。

本発明によれば、従来の緻密質のジルコニア焼結体からなる熱処理用部材よりも優れた耐食性と耐久性を有する熱処理用部材を提供できる。特に代表的な電子部品である圧電体の焼成ではＰｂ成分との反応が非常に少ないため目的とする組成を有する圧電体の焼成が可能であり、また被焼成体を均一に加熱できるため焼成した圧電体の変形の抑制だけでなく、割れ等の発生も抑制できる。そのため、従来、主としてＰｂ系成分で製造されている圧電体だけでなく、最近、環境低減の点からも注目されている非Ｐｂ系圧電体の焼成も可能にするという顕著な効果を有する。更にこれらの電子部品の焼成だけでなく、全固体二次電池の熱処理等にも有用であり、広い範囲の用途に使用できる。

本発明の熱処理用部材表面の凸部の幅の測定値に関する説明図。本発明の熱処理用部材表面の凸部の高さの測定値に関する説明図。

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明者は前述のような現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、熱処理用部材としてのジルコニア焼結体の優れた耐食性と耐久性を実現するためには、結晶相を立方晶系ジルコニアのみとし、焼結密度、結晶粒径、不純物量などを制御するだけでは不十分であることを突き止めた。更に、これらの要件だけでは小型化・高性能化が求められる圧電体をはじめとする電子部品の本来の特性を発現できるような焼成が安定して行えないことから、各要件をより高精度に制御することが必要不可欠であることを見出した。
即ち、不純物であるＳｉＯ_２量については、規定含有量内であっても、安定化剤であるＹ_２Ｏ_３含有量との比率によっては目的とする十分な特性が得られないこと、また、ジルコニア結晶粒径についても、平均値だけでなく最小結晶粒径、最大結晶粒径も同時に制御しないと耐食性のバラツキや熱的安定性等について目的とする本来の特性を有する熱処理用部材が得られないことが分かった。そして、ＳｉＯ_２や一部のＹ_２Ｏ_３は結晶粒界に偏析しており、それらの結晶粒径にもよるが、偏析量及び偏析状態が耐食性及び耐久性に大きく影響するため、これらの要件を高精度に制御する必要があることが分かった。
更に、小型化・高性能化が求められる電子部品の焼成では、変形や割れがなく安定した特性とする必要があることは当然であるが、焼成する際に電子部品と熱処理用部材との接触面と非接触面とで電子部品の組成が変わってしまうと安定な特性が得られない。
そこで、熱処理用部材表面に凹凸を設け、更には凸部の高さや幅だけでなく凸部の最大高さと最小高さの差も制御することにより焼成する電子部品への加熱状態を均一にすると、組成変動を大幅に抑制できることを見出した。

次に、本発明の各構成要件について説明する。まず請求項１の発明の要件ａ）〜ｇ）について説明する。
ａ）Ｙ_２Ｏ_３を安定化剤とし、結晶相の９９容積％以上が立方晶系ジルコニアであるジルコニア焼結体からなる点について
本発明ではＹ_２Ｏ_３を安定化剤とするジルコニア焼結体を用いる。これにより他の安定化剤を用いた場合に比べて、耐食性、耐久性が高く優れた特性を有する熱処理用部材が得られる。
また本発明では結晶相の９９容積％以上が立方晶系ジルコニアであるジルコニア焼結体を用いる。焼結体中に単斜晶系ジルコニアや正方晶系ジルコニアが混在すると、熱処理用部材として使用する際の加熱・冷却により、ジルコニア結晶相の相転移に伴う体積膨張によってマイクロクラックが発生し、焼成する電子部品成分の浸透やマイクロクラックの成長による割れが発生し、耐食性や耐久性、更には耐熱衝撃抵抗性の低下を招く。
結晶相は立方晶系ジルコニアのみからなることが望ましいが、正方晶系ジルコニア及び単斜晶系ジルコニアが１容積％以下であれば使用可能である。

本発明における立方晶系、正方晶系及び単斜晶系ジルコニアの含有量は、焼結体表面を鏡面仕上げした試料を用いて、Ｘ線回折により、回折角２７〜３３°から７２〜７５．５°の走査範囲で測定し、下式（数１参照）により求めることができる。
なお、Ｘ線回折条件は、Ｘ線源：ＣｕＫα、出力：４０ｋＶ／４０ｍＡ、発散スリット：１／２°（回折角２７〜３３°）、１°（回折角７２〜７５．５°）、散乱スリット：１／２°（回折角２７〜３３°）、１°（回折角７２〜７５．５°）、受光スリット：０．１５ｍｍ、スキャンスピード：０．５°／ｍｉｎ、走査軸：２θ／θ、モノクロ受光スリット：０．８ｍｍ、カウンタ：シンチレーションカウンタ、モノクロメーター：自動モノクロメーターである。

ｂ）ジルコニア焼結体の気孔率が０．３％以下である点について
本発明では、ジルコニア焼結体の気孔率を０．３％以下、好ましくは０．２％以下とする。ここでいう気孔率は開気孔率を意味し、測定はＪＩＳＲ１６３４に準拠して行う。
気孔率が０．３％を超えると焼結体の気孔が増加し、該気孔に焼成する電子部品の成分が浸透して耐食性や耐久性が低下する。なお、実際の製造上の下限は０．０１％程度である。

ｃ）ジルコニア焼結体の平均結晶粒径が５〜１０μｍである点について
本発明では、ジルコニア焼結体の平均結晶粒径を５〜１０μｍ、好ましくは６〜１０μｍとする。
平均結晶粒径が５μｍ未満では、結晶粒径が小さくなってジルコニア結晶粒界の総面積が大きくなり、粒界への焼成する電子部品成分の浸透が起こりやすくなって耐食性が低下する。一方、１０μｍを超えると、耐食性への影響はさほど大きくないが、強度低下を来たし、その結果、耐熱衝撃抵抗性や耐久性が低下する。
結晶粒径の測定は、まず焼結体表面をダイヤモンド砥石と砥粒を用いて鏡面仕上げし、得られた鏡面に熱エッチングを施し、走査電子顕微鏡を用いて視野に１００個以上の結晶粒径が観察できる倍率で観察し写真撮影する。次いで得られた写真を画像解析して結晶粒子１個１個の面積を求め、その面積から円相当直径に換算した値を１個の結晶粒径として算出する。このようにして結晶粒径を算出した結晶粒子３００個について、円相当直径を累積分布で表した時の累積５０％の径を平均結晶粒径とする。

ｄ）ジルコニア焼結体の最小結晶粒径が３μｍ以上、最大結晶粒径が１５μｍ以下である点について
前記平均結晶粒径が同じでも結晶粒径分布が異なると耐食性や耐久性が異なる。上記ジルコニア焼結体の最小結晶粒径と最大結晶粒径の少なくとも一方が規定範囲外の場合は、結晶粒径分布が広いことになり、耐食性、耐久性及び耐熱衝撃抵抗性が低下する。好ましくは最小結晶粒径が４μｍ以上、最大結晶粒径が１２μｍ以下である。
本発明における最小結晶粒径と最大結晶粒径は、前記平均結晶粒径の測定結果を用い、円相当直径の累積１０％の値を最小結晶粒径、累積９０％の値を最大結晶粒径とする。

ｅ）ジルコニア焼結体のＡｌ_２Ｏ_３含有量が０．０５ｗｔ％以下である点について
本発明では、ジルコニア焼結体のＡｌ_２Ｏ_３含有量を０．０５ｗｔ％以下、好ましくは０．０３ｗｔ％以下とする。
Ａｌ_２Ｏ_３はジルコニア結晶粒界に存在し、被焼成体と反応して耐食性を低下させる原因となる。なお、実際の製造上の下限は０．０１ｗｔ％程度である。

ｆ）ジルコニア焼結体の〔ＳｉＯ_２（ｗｔ％）／Ｙ_２Ｏ_３（ｗｔ％）〕×１００が０．２０以下である点について
本発明では、ジルコニア焼結体の〔ＳｉＯ_２（ｗｔ％）／Ｙ_２Ｏ_３（ｗｔ％）〕×１００を０．２０以下、好ましくは０．１５以下とする。
優れた耐食性を有するジルコニア焼結体を得るにはＳｉＯ_２含有量を少なくする必要があるが、更にＹ_２Ｏ_３に対するＳｉＯ_２の含有比率も重要である。即ち、ジルコニア結晶粒界にＳｉＯ_２及び一部のＹ_２Ｏ_３が偏析するが、安定化剤であるＹ_２Ｏ_３含有量によって許容されるＳｉＯ_２含有量が大きく変化するため、耐食性維持の観点から上記式の要件を満たす必要がある。上記値が０．２０を超えると、ジルコニア焼結体が被焼成体と反応して耐食性や耐久性が低下する。なお、実際の製造上の下限は０．０３程度である。

ｇ）ジルコニア焼結体のＡｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２以外の不純物量が０．０２ｗｔ％以下である点について
本発明ではジルコニア焼結体のＡｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２以外の不純物量を０．０２ｗｔ％以下、好ましくは０．０１ｗｔ％以下とする。Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２以外の不純物とはＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ等である。
前記不純物量が０．０２ｗｔ％を超えると、ＳｉＯ_２などと共にガラス相や第２相をジルコニア結晶粒界に形成し、被焼成体と反応して耐食性や耐久性が低下する。なお、実際の製造上の下限は０．００５ｗｔ％程度である。

請求項２の発明では、更に熱処理用部材表面に凹凸を有する。この凹凸に係る要件ｈ）〜ｋ）について説明する。
ｈ）前記凹凸の凸部の最大高さ：Ｒｙが３０μｍ以下である点について
上記最大高さ：Ｒｙは３０μｍ以下、好ましくは２８μｍ以下とする。
この最大高さは焼成する電子部品特性には殆ど影響しないが、３０μｍを超えると焼成による変形やハンドリングにより凸部の欠け等の破損が起こり、そのため焼成した電子部品に欠けや割れ、変形等が発生することがあるので好ましくない。なお、実際の製造上の下限は１０μｍ程度である。前記最大高さ：Ｒｙの測定は、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に準拠して行う。

ｉ）前記凹凸の凸部の幅が１２０μｍ以下である点について
前記凹凸の凸部の幅は１２０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とする。凸部の幅が１２０μｍを超えると、１個の凸部の頂点の面積が大きくなるため、焼成する電子部品との接触面積が大きくなり、電子部品の組成によっては熱処理用部材と反応して組成の変動や引っ付きが起きることがあるので好ましくない。なお、実際の製造上の下限は４５μｍ程度である。
前記凸部の幅は、熱処理用部材表面を触針式やレーザー顕微鏡等による非接触式で測定した断面形状の曲線に基づいて、一つの山を挟む二つの谷底間の距離を測定した値とする（図１参照）。なお、測定長さ１０００μｍの範囲で３０点測定した時の平均値を採用する。

ｊ）前記凹凸の凸部の最大高さと最小高さの差が１５μｍ以下である点について
前記凹凸の凸部の最大高さと最小高さとの差は１５μｍ以下、好ましくは１３μｍ以下とする。差が１５μｍを超えると、焼成する電子部品が凸部で支持されない箇所が発生し、結果的に電子部品を支持する凸部が減って、焼成による変形や割れが起こり易くなることがあるので好ましくない。なお、実際の製造上の下限は５μｍ程度である。
前記凹凸の凸部の高さは、熱処理用部材表面を触針式やレーザー顕微鏡等による非接触式で測定した断面形状の曲線に基づいて、隣り合う山頂と谷底との距離を測定した値とする（図２参照）。なお、１０００μｍの長さに存在する凸部を３０点測定した時の平均値を採用する。

ｋ）前記表面の１ｍｍ^２の面積内に前記凹凸の凸部が３０〜２００個存在する点について
前記凹凸の凸部の個数は３０〜２００個、好ましくは４０〜１５０個とする。該個数が３０個未満では、焼成する電子部品が凸部に十分に載った状態にならず、電子部品の一部が載らずに傾いた状態で、或いは隣接する凸部間に“ブリッジ”の様に載った状態で焼成されるため変形等の問題が発生することがあり好ましくない。一方、個数が２００個を超えると、熱処理用部材に載っている電子部品と熱処理用部材の凸部の接触面積が大きくなり、引っ付きや反応が発生したり、電子部品の下の部分の空間が狭くなって凸部に載っている面と反対側の面との雰囲気に差が生じ、結果的に焼成した電子部品の特性が不均一になったり変形したりすることがあるため好ましくない。
前記凹凸の凸部の個数は熱処理用部材表面を非接触式のレーザー顕微鏡等を用いて測定した時の表面の３Ｄ画像から計測した値とする。なお、測定面積１０００μｍ×１０００μｍの個数を計測し、これを１０点測定した時の平均値を採用する。

本発明で用いるジルコニア焼結体及び本発明の熱処理用部材は種々の方法で作製できるが、その一例について説明する。
ジルコニアとイットリアの含有量が所定のモル比となるようにジルコニウム化合物の水溶液とイットリウム化合物の水溶液を均一に混合し、加水分解し、水和物を得た後、脱水、乾燥させ、４００〜１３００℃で仮焼してジルコニア粉体を得る。得られた仮焼ジルコニア粉体を湿式で公知のポットミル、アトリッションミル等の粉砕機を用いて粉砕・分散処理してスラリーを得る。スラリー中の粉体粒子の平均粒子径は０．４〜０．８μｍ、好ましくは０．４〜０．６μｍとする。平均粒子径は粉砕・分散で使用するボール径、ボール充填量、処理時間により制御する。
平均粒子径が０．４μｍ未満では、微細な粉体粒子が増える上に、この微細な粉体粒子の再凝集により粗大な凝集体が生じてブロードな粒度分布となり、結果的に焼結体の結晶粒径分布も広がることになる。一方、平均粒子径が０．８μｍを超えると、粗い粉体粒子が増えて焼結性が低下するため気孔率が高くなり、また、平均粒子径が０．４μｍ未満の場合と同様に、結晶粒径分布が広くなる傾向があり、耐食性や耐久性が低下するので好ましくない。なお、本発明における平均粒子径とは、一次粒子が凝集した二次粒子の粒子径の平均値のことであり、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。

前記粉砕、分散処理で得たスラリーに公知のバインダー（例えばＰＶＡ、アクリル樹脂等）を所定量添加し、スプレードライヤーで乾燥して成形用粉体を作製する。この成形用粉体の粒度は３０〜７０μｍが好ましい。この範囲を外れると、後述する金型プレス成形において目的とするきっちりとした凹凸部が成形できなくなるので好ましくない。
なお、成形体表面の凹凸は表面を凹凸加工した金型を用いて形成するが、加工方法としては公知のショットブラスト、化学エッチング等が採用できる。金型表面の凹凸の大きさ、形状、数量等は、本発明の熱処理用部材に適した範囲内となるように、焼成収縮を考慮して適宜調節する。
成形体は金型を用いて成形圧３００〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ^２でプレス成形することにより得られる。得られた成形体を大気中、１５６０〜１７００℃、好ましくは１５６０〜１６８０℃で焼成して本発明の熱処理用部材を得る。焼成温度が１５６０℃未満では平均結晶粒径が８μｍ未満となってジルコニア結晶粒界面積が大きくなり、ジルコニア結晶粒界への電子部品成分の浸透が起こり易くなるため耐食性が低下する。一方、焼成温度が１７００℃を超えると、平均結晶粒径や最大結晶粒径が適正範囲外となり機械的強度が低下し、耐熱衝撃抵抗性が低下する。

本発明の熱処理用部材は熱処理用セッターに最適である。セッターとして板状で用いる場合の厚みは従来のものと同様でよく特に制限はないが、通常は２〜５ｍｍ程度とする。また、全固体二次電池用電解質等の高機能粉体の合成は多種の混合原料粉体を容器に入れて行うが、合成後に前記容器と合成粉体との反応や引っ付きにより合成粉体の組成が変動することがあり、更に前記容器を繰り返し合成に用いた際に、前記容器の反応部分と接触していた合成粉体とそうでない合成粉体の結晶構造が異なることがある。本発明の熱処理用部材はこのような問題を解決できるので粉体合成用容器としても有用である。更に単結晶育成用容器、熱処理用容器、環状炉用炉心管、ロータリーキルン用チューブ等としても用いることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１、比較例１
純度９９．９ｗｔ％のオキシ塩化ジルコニウム（第一希元素化学工業社製：酸塩化ジルコニウム）と純度９９．９ｗｔ％の硝酸イットリウム（高純度化学研究所製）を〔表１〕の実施例１（試料Ｎｏ．７を除く）及び比較例１（試料Ｎｏ．１、３、４を除く）の各欄に示すＹ_２Ｏ_３含有量となるように混合した後、水を加えて水溶液を得た。この水溶液を加熱還流下で加水分解し、脱水、乾燥してＹ_２Ｏ_３が固溶した水和ジルコニウムを得た後、１３００℃で１時間仮焼してジルコニア粉体を得た。得られたジルコニア粉体を、水を溶媒とする湿式で、耐摩耗性ジルコニア（ニッカトー社製：ＹＴＺ）製のボール（φ５ｍｍ）及びタンクからなるアトリッションミルを用いて粉砕・分散しスラリーを得た。
比較例１の試料Ｎｏ．１については、シリカゾル（日産化学社製：ＳＴ−Ｎ）を混合して水溶液とした点を除き、上記と同様の手順でジルコニア粉体とし、粉砕・分散してスラリーを得た。
比較例１の試料Ｎｏ．４については、更に平均粒子径０．３μｍ、純度９９．９９％のＡｌ_２Ｏ_３粉体（住友化学社製：ＡＫＰ−３０）を混合して水溶液とした点を除き、上記と同様の手順でジルコニア粉体とし、粉砕・分散してスラリーを得た。
実施例１の試料Ｎｏ．７と比較例１の試料Ｎｏ．３については、更に平均粒子径１５μｍで純度９９．９７％のＺｒＯ_２粉体（第一希元素化学工業社製：ＷＧ−８Ｓ）と、平均粒子径１．０μｍで純度９９．９５％のＹ_２Ｏ_３粉体（信越化学工業社製：ＲＵＰ）を、各欄に示すＹ_２Ｏ_３含有量となるように混合して水溶液とした点を除き、上記と同様の手順でジルコニア粉体とし、粉砕・分散してスラリーを得た。
粉砕・分散により得られた各スラリー中の粉体の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（日機装社製：マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸ）を用いて測定した。結果を〔表１〕に示す。

次に、各スラリーに、ＰＶＡ系バインダー（日本酢ビ・ポバール社製：ＪＰ−０５）を１ｗｔ％添加し、スプレードライヤーで乾燥して平均粒度が５０μｍのスプレードライヤー粉体を得た後、該粉体を、金型面が平坦な金型を用いて１０００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で金型プレス成形して成形体を得た。得られた各成形体を高純度ジルコニア製敷板の上に載せ、大気中、１５５０〜１７２０℃で焼成して焼結体を得た。得られた焼結体の特性を〔表１〕に示す。

上記実施例１及び比較例１で作製した各焼結体を用い、下記のようにして熱処理用セッターを作製し、その耐食性及び耐久性を調べた。結果を〔表１〕に示す。

（１）耐食性試験
各焼結体を、ダイヤモンド砥石を用いて算術平均粗さＲａが１μｍ以下〔ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）〕となるように研削加工し、１５ｍｍ×１５ｍｍ×３ｍｍの大きさの熱処理用セッターを作製した。
市販のＰｂＯ粉末（純度９９％以上、平均粒子径１０μｍ以下：シグマアルドリッチジャパン社製）を用いて金型プレス成形によりφ１０×１ｍｍのペレットを作製して被焼成体とし、上記熱処理用セッター（１５ｍｍ×１５ｍｍの面）の上に載せ、更にＰｂＯペレットの上に１ｋＰａの圧力を掛けて８５０℃で３時間保持する耐食性試験を１０サイクル実施した。１０サイクル後の熱処理用セッターについて試験前と試験後の重量変化を測定し、下記式で示す重量増加率により耐食性を評価した。
重量増加率（％）＝〔（試験後重量−試験前重量）／試験前重量〕×１００

（２）耐久性試験
前記耐食性試験の場合と同様にして作製したＲａが１μｍ以下の５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの大きさの各熱処理用セッターを耐火物（三井金属工業社製：アロスーパーＫＥ−５０３）の上に載せ、７００℃に加熱した電気炉に挿入し、１時間保持した後、耐火物に載せたまま炉外に取り出し、室温下で急冷する耐久性試験を１０サイクル行い、割れの有無により耐久性を評価した。

実施例２、比較例２
〔表２〕の実施例２及び比較例２の各欄に示す、実施例１及び比較例１の各試料Ｎｏ．で作製したスプレードライヤー粉体を用い、凹凸を施したプレス面の金型を用いてプレス成形し成形体を得た。次いで、実施例１と同条件で焼成して２０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの熱処理用セッターを作製した。
各実施例及び比較例の熱処理用セッターにおける凸部の最大高さ、凸部の幅、凸部の最大高さと最小高さの差、及び表面の１ｍｍ^２の面積内に存在する凸部の数は表２に示すとおりである。
被焼成体には市販のアクチュエーター用の酸化ニオブが添加された平均粒子径が０．６μｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）粉末を金型プレスで直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍとした成形体を用いた。
５０ｍｍ×５０ｍｍ×３０ｍｍの高純度マグネシア製サヤの中に熱処理用セッターを入れ、その上にＰＺＴ成形体を載せ、サヤと同じ高純度マグネシア製の蓋をし、電気炉で１３００℃、１時間焼成した。焼成後のＰＺＴ焼結体と熱処理用セッターの引っ付き状態及びＰＺＴ焼結体の反りを３次元測定器（東京精密社製：ＶＦ４００Ａ）で測定した。結果を〔表２〕に示す。

Claims

下記要件ａ）〜ｇ）を満たすジルコニア焼結体からなることを特徴とする熱処理用部材。
ａ）Ｙ_２Ｏ_３を安定化剤とし、結晶相の９９容積％以上が立方晶系ジルコニアであるジルコニア焼結体からなる。
ｂ）気孔率が０．３％以下である。
ｃ）平均結晶粒径が５〜１０μｍである。
ｄ）最小結晶粒径が３μｍ以上、最大結晶粒径が１５μｍ以下である。
ｅ）Ａｌ_２Ｏ_３含有量が０．０５ｗｔ％以下である。
ｆ）〔ＳｉＯ_２（ｗｔ％）／Ｙ_２Ｏ_３（ｗｔ％）〕×１００が０．２０以下である。
ｇ）Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２以外の不純物量が０．０２ｗｔ％以下である。
更に、熱処理用部材表面に凹凸を有し、下記要件ｈ）〜ｋ）を満たすことを特徴とする請求項１記載の熱処理用部材。
ｈ）前記凹凸の凸部の最大高さ：Ｒｙが３０μｍ以下である。
ｉ）前記凹凸の凸部の幅が１２０μｍ以下である。
ｊ）前記凹凸の凸部の最大高さと最小高さの差が１５μｍ以下である。
ｋ）前記表面の１ｍｍ^２の面積内に前記凹凸の凸部が３０〜２００個存在する。