JPH03275578A - 雲母を含有するセラミックス加工品の表面改質法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、雲母を含有するセラミックスの表面改質法に
関するものである。

〔従来の技術〕

雲母を含有するセラミックスは、いわゆるマシナブルセ
ラ５ツクスとも称され、本来その耐熱性及び電気絶縁性
に優れ、更に機械加工性の長所を活用することにより所
望の精密加工部品とし、ＩＣ用キャリアー、セラミック
基板、精密金型用断熱材、車両用耐熱部材など電機・電
子機器分野。

産業機器分野などに賞用されている。

ところで、該セラミックスにおいては、介在するマイカ
結晶が刃物によるせん断波でヘキ関し、クラック成長が
防止されるために機械加工が可能である。

かかる材料としては、ガラスまたはセラミックスと雲母
との混合物を加熱加圧成形したタイプ、例えば公開特許
公報平１−１１１７７２号、特公昭６４−３４５号、及
びガラス中に雲母を析出させたタイプ（作花済夫、境野
照雄、高橋克明編ニガラスハンドブック、Ｐ２１５〜２
１６．朝倉書店（１９８２）　）が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこれらマシナブルセラミックスは、一般につぎの
ような欠陥を有する（第１図）。

［ｉ）セラミックス素材本来の硬度が小さくこれらの加
工品の使用時に、特にその表面にキズが発生し易く摩耗
し易い。

（ｉｉ１機械的な加工に際して、セラミックスの表面に
は、キズ、一部のハガレ及びカケなどの微細な欠陥が発
生し易い。

上記の欠陥は、機械加工性を有するセラミックスの必然
的な欠陥でもあるが、特に前者についてはその使用目的
等に著しい制約を受ける。

又、後者については、機械的な加工後さらに表面欠陥の
研磨除去及びガラスコーティングを施したりして特性劣
化を防いでいるが、寸法精度及びコスト的問題、更に加
工作業性に大きな問題がある。

この発明は、雲母を含有するセラミックスの本来の機械
加工性を有する特長を生かし、前記の問題を解決する表
面改質法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、雲母を含有するセラミックス素材、より具
体的には、マイカ、酸化亜鉛、シリカ、ホウ酸、コージ
ェライト及び酸化錫等を構成材料とする低膨張性マイカ
複合セラミックス素材を機械的加工して得られるセラミ
ックス加工品を、該セラミックス素材の軟化温度附近の
温度にて所望時間加熱処理することを特徴とする雲母を
含有するセラミックス加工品の表面改質法である。

又本発明の第２の発明は、上記加熱処理に先立ち、上記
セラミックス加工品を、水又は有機溶媒に可溶な金属化
合物を被覆させることを特徴とするものである。

この発明において、上述の加熱処理による効果が得られ
るものは、上述の雲母含量が概ね３０〜５０％の範囲の
ものに対して特に好適である。

そして上記熱処理条件に関しては、セラミックス素材の
組成により変り、例えば具体的にマイカ、ａ化亜鉛、シ
リカ、ホウ酸、コージェライト及び酸化スズからなるセ
ラミックスでは８００〜９００℃、６０分間である。

次にこの発明における金属化合物としては最も一般的に
はホウ酸が水溶液の形で用いられ、これら加工品を浸漬
するか又は塗布して処理される。

上記ホウ酸水溶液の代りに、Ｃｕ、　Ｓｉ、　ＡＪ、　
Ｎｉ。

Ｂｉ、　Ｐｂ、　Ｚｒ、　Ｆｅ、　Ｚｎ、　Ｃｒなど水
または有機溶媒に可溶な形、例えば塩化物、アルコレー
ト化合物。

水酸化物、酢酸化合物、リン酸化合物等の形で使用され
、これらは水又は有機溶媒に熔解した溶液として用い、
加工品の表面に被覆処理し、加熱することにより加工品
の表面層の硬度を高めたり、加工時のキズ、クラックな
ど微細欠陥を解消したり、軟化温度を高めたりし得る。

第２図は、この発明によるセラミックス加工品（１）の
表面改質状況の説明図であり、加熱による素材（１）表
面の改質層（５）により、上記貫通孔（２）をも含め上
記微細クランク（１）及び微細カケ（２）等が消失して
いる。

上記金属化合物は概ね飽和溶液として用いられるが、目
的物によっては３％程度の濃度としても良い。

（作　用） この発明においては、上述した雲母を含有するセラミッ
クス素材の機械加工により所望の寸法形状品に加工され
た加工品の表面が、上記の加熱処理により液相に冨む層
となり、また上記加熱に先立ち水および有機溶媒に可溶
な金属化合物の被覆により加工品の表面層に素材と金属
化合物からなる新たな層が生じ、加工時に発生したキズ
、ノ＼ガレ等の表面欠陥を除去しかつ硬度を高めること
になる。

〔実施例〕

以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

比較例１ マシナブルセラミックスとして、特開昭６３５０３６５
号に開示された手法により、酸化亜鉛。

シリカ、ホウ酸及びコージェライトの原料を１０００℃
付近で仮焼したものを粉砕した後、雲母粉末を混合し、
これを底形し、１０５０℃、６０分間焼成したものを用
いた。その軟化温度は８５０″Ｃ１またショアー硬度は
６５Ｈｓであり、優れた機械加工性を有していた。

ただし得られた加工品はそのままでは、当然硬度が小さ
いことによるためか摩耗し易く、またミクロ的には、表
面に加工時のキズ、クラッタなどの欠陥を有していた。

実施例１ 比較例１により得た上記素材の加工品（厚さ３■９幅１
００■、長さ１００ｍ）を超音波洗浄した後、電気炉に
入れ昇温速度１０℃／ｓｉｎで８５０°Ｃまで加熱し３
時間保持した後徐冷して取出した。

ショアー硬度１曲げ強さ、ヘリウムリーク性。

表面抵抗率、および体積抵抗率、軟化温度、煮沸溶解性
を調べた結果を第１表に示した。

但し、 ショアー硬度：原厚さで輻３０■、長さ３０閣の寸法形
状品を試験片とし、ショアー硬度計（仲井精機に・Ｋ、
　　Ｄ型）を用いて測定曲げ強さ：原厚さで輻４閣、長
さ５０■の寸法形状品を試験片として支点間３０■で測
定ヘリウムリーク性：リークディテクター（島津製作所
）を用い、原厚さで輻５０ｍ＊、長さ５０鵬の試験片を
用いて測定 表面抵抗率及び体積抵抗率：原厚さで幅５０醜。

長さ５０ｍの試験片をＪＩＳ　Ｃ２１４１（電気絶縁用
セラミック材料試験方法）１１項に準じて測定電子顕微
鏡（ＳＥＭ）による表面観察：厚さ０．８閣、輻５閣、
長さ５閣を試験片として倍率２０００倍で観察 実施例２ 実施例１と同様のセラミックス加工品を用いた。

金属化合物水溶液としてホウ酸の飽和水溶液（溶解度４
０，１００℃）を用い、上記セラミックス加工品を６０
分間煮沸、浸漬させた。

つぎに乾いた布で丁寧に拭きとり、１００℃で３時間乾
燥させ、更に加熱炉に入れ昇温速度１０”（：／ｓｉｎ
で８５０°Ｃまで上げ、６０分間加熱した後、自然徐冷
した。

以下実施例１と同様に特性を測定し結果を第１表に示し
た。

第　　１　　表 上表の結果によれば、実施例１は、加工品を８５０°Ｃ
で加熱することにより表面層に液相が多く介在するもの
となり、加工時発生したキズ、クランクなどが少なくな
り、硬度が高くなったことが認められる。そしてまた、
キズ、クラックなどが少なくなることにより、表面抵抗
率ならびに曲げ強さが若干向上している。

次に実施例２は、加工品表面が完全にガラス化しており
、硬度が著しく高くなっている。これはホウ酸が熱分解
して無水ホウ酸となり、素材の酸分と完全に溶融し、素
材の軟化温度より低いガラスを形成したためと思われる
。そして表面にガラス層が形成されることにより表面抵
抗率、ヘリウムリーク量２曲げ強さなど、いずれも特性
が向上している。

〔発明の効果〕

この発明は上記の如く、かかるセラミックス素材の最大
の特長である機械加工性を利用して精密加工部品を得た
後上記加熱等の単純な作業により表面改質が行われる。

従って上述した寸法精度上及び作業性の問題が解消され
、かつ硬度８曲げ強さ及び抵抗率の向上などが得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明処理品の断面図、第２図は雲母を含有す
るセラ箋ツクス素材の機械加工品の従来例を示す断面図
である。 １・・・セラミックス素材、２・・・機械加工貫通穴、
３・・・加工時に発生した微細クラック、４・・・同微
細カケ、５・・・加工品の加熱による形成層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイカ、酸化亜鉛、シリカ、ホウ酸、コージェラ
   イト及び酸化錫等を構成材料とする雲母を含有する低膨
   張性マイカ複合セラミックス素材を機械的加工して得ら
   れるセラミックス加工品を、該セラミックス素材の軟化
   温度附近の温度にて所望時間加熱処理することを特徴と
   する雲母を含有するセラミックス加工品の表面改質法。
2. （２）マイカ、酸化亜鉛、シリカ、ホウ酸、コージェラ
   イト及び酸化錫等を構成材料とする低膨張性マイカ複合
   セラミックス素材を機械的加工して得られるセラミック
   ス加工品に対し、水又は有機溶媒に可溶な金属化合物の
   被覆処理を行った後、該セラミックス素材の軟化温度附
   近の温度にて所望時間加熱処理することを特徴とする雲
   母を含有するセラミックス加工品の表面改質法。