JPH05238810A - 黒色アルミナ焼結体 - Google Patents
黒色アルミナ焼結体Info
- Publication number
- JPH05238810A JPH05238810A JP4041371A JP4137192A JPH05238810A JP H05238810 A JPH05238810 A JP H05238810A JP 4041371 A JP4041371 A JP 4041371A JP 4137192 A JP4137192 A JP 4137192A JP H05238810 A JPH05238810 A JP H05238810A
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- JP
- Japan
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- alumina
- fe2o3
- mixed
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、次の（ａ）、（ｂ）
並びに（ｃ）から選ばれる成分を２〜５重量％含有する
ことを特徴とする黒色アルミナ焼結体。 （ａ）Ｍｎ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3 （ｂ）Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯ （ｃ）Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから
選ばれる３種又は４種 【効果】 この焼結体は、黒色であり、かつ優れた物性
を有するアルミナ系酸化物セラミックスであり、電子部
品、半導体製造用部品、各種測定装置等の精密セラミッ
クスとして有用である。
並びに（ｃ）から選ばれる成分を２〜５重量％含有する
ことを特徴とする黒色アルミナ焼結体。 （ａ）Ｍｎ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3 （ｂ）Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯ （ｃ）Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから
選ばれる３種又は４種 【効果】 この焼結体は、黒色であり、かつ優れた物性
を有するアルミナ系酸化物セラミックスであり、電子部
品、半導体製造用部品、各種測定装置等の精密セラミッ
クスとして有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラッピング定盤、精密定
規、エアースライド等に用いることのできる精密セラミ
ックス素材に関する。
規、エアースライド等に用いることのできる精密セラミ
ックス素材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミックス素材に要求される特
性としては、耐熱性等の熱的性質、強度等の機械的性
質、耐食性等の化学的性質、導電性等の電磁気的性質が
ある。近年、電気部品、半導体製造用部品、各種測定装
置等においては、黒色セラミックスが要求されてきてい
る。これはわずかな塵埃がこれらの部品の精度や性能に
大きく影響するが、黒色の場合にはこれらの塵埃の存在
を一早く見出すことができるためである。また黒色の場
合には部品が摩耗したり、破損した場合、その部位をは
っきり識別することができる。このような黒色セラミッ
クスのうち、黒色アルミナ焼結体は、従来、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とし、酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2）およびＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＮｉＯ、Ｆｅ2Ｏ3等の顔
料を添加し、成形後１３００℃以上の温度で焼成するこ
とにより製造されている。
性としては、耐熱性等の熱的性質、強度等の機械的性
質、耐食性等の化学的性質、導電性等の電磁気的性質が
ある。近年、電気部品、半導体製造用部品、各種測定装
置等においては、黒色セラミックスが要求されてきてい
る。これはわずかな塵埃がこれらの部品の精度や性能に
大きく影響するが、黒色の場合にはこれらの塵埃の存在
を一早く見出すことができるためである。また黒色の場
合には部品が摩耗したり、破損した場合、その部位をは
っきり識別することができる。このような黒色セラミッ
クスのうち、黒色アルミナ焼結体は、従来、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とし、酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2）およびＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＮｉＯ、Ｆｅ2Ｏ3等の顔
料を添加し、成形後１３００℃以上の温度で焼成するこ
とにより製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の黒色アルミナ焼結体は、良好な着色性を得るため
には原料全体量に対して５〜１５重量％もの顔料を添加
する必要があった。そのため、得られる焼結体の物性は
大きく低下するという問題があった。すなわち、大量の
顔料の添加は、高温物性の低下、電気絶縁性の著しい低
下等を引き起こすため、アルミナ焼結体特有の電気的、
機械的、熱的特性を損なってしまうという欠点があっ
た。従って、本発明の目的は優れた電気的、機械的およ
び熱的特性を有する黒色アルミナ焼結体を提供すること
にある。
従来の黒色アルミナ焼結体は、良好な着色性を得るため
には原料全体量に対して５〜１５重量％もの顔料を添加
する必要があった。そのため、得られる焼結体の物性は
大きく低下するという問題があった。すなわち、大量の
顔料の添加は、高温物性の低下、電気絶縁性の著しい低
下等を引き起こすため、アルミナ焼結体特有の電気的、
機械的、熱的特性を損なってしまうという欠点があっ
た。従って、本発明の目的は優れた電気的、機械的およ
び熱的特性を有する黒色アルミナ焼結体を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはア
ルミナ焼結体の着色性につき、種々検討した結果、Ｃｒ
2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから選ばれた、
化合物の特定の組み合わせが少ない添加量でアルミナ焼
結体を黒色に着色でき、かつ物性低下させないことを見
出し、本発明を完成するに至った。
ルミナ焼結体の着色性につき、種々検討した結果、Ｃｒ
2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから選ばれた、
化合物の特定の組み合わせが少ない添加量でアルミナ焼
結体を黒色に着色でき、かつ物性低下させないことを見
出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】すなわち、本発明はＡｌ2Ｏ3を主成分と
し、次の（ａ）、（ｂ）並びに（ｃ）から選ばれる成分
を２〜５重量％含有することを特徴とする黒色アルミナ
焼結体を提供するものである。 （ａ）Ｍｎ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3 （ｂ）Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯ （ｃ）Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから
選ばれる３種又は４種
し、次の（ａ）、（ｂ）並びに（ｃ）から選ばれる成分
を２〜５重量％含有することを特徴とする黒色アルミナ
焼結体を提供するものである。 （ａ）Ｍｎ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3 （ｂ）Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯ （ｃ）Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから
選ばれる３種又は４種
【０００６】本発明の黒色アルミナ焼結体に配合される
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は、主成分であり、焼結体のマト
リックス基材を構成するものである。アルミナとして
は、α−アルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）が好ましく、また高
純度、小粒径のものを用いるのが好ましい。アルミナの
配合量は良好な強度や硬度を得るためには８５〜９８重
量％が好ましい。
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は、主成分であり、焼結体のマト
リックス基材を構成するものである。アルミナとして
は、α−アルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）が好ましく、また高
純度、小粒径のものを用いるのが好ましい。アルミナの
配合量は良好な強度や硬度を得るためには８５〜９８重
量％が好ましい。
【０００７】また、（ａ）〜（ｃ）から選ばれる成分
は、本発明において黒色の着色剤として作用する。成分
（ａ）〜（ｃ）のうち、成分（ｃ）、すなわち、Ｃｒ2
Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから選ばれる３
種又は４種が好ましく、特にこれら４種を組み合わせる
のが好ましい。（ａ）〜（ｃ）から選ばれる成分の配合
量は、全体量に対し２〜５重量％であり、２重量％未満
では十分な着色効果がなく、また５重量％を超えると焼
結体の物性が低下する。
は、本発明において黒色の着色剤として作用する。成分
（ａ）〜（ｃ）のうち、成分（ｃ）、すなわち、Ｃｒ2
Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから選ばれる３
種又は４種が好ましく、特にこれら４種を組み合わせる
のが好ましい。（ａ）〜（ｃ）から選ばれる成分の配合
量は、全体量に対し２〜５重量％であり、２重量％未満
では十分な着色効果がなく、また５重量％を超えると焼
結体の物性が低下する。
【０００８】通常、非着色アルミナ素材における膠着ガ
ラス相形成は、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ等の添加によ
り行われることが多いが、着色するために顔料を更に添
加するとアルミナ以外の割合が高くなり、色の審美性は
得られるが焼結体の物性が大きく変化する。特に高温物
性は粒界結合が関係するので、著しく低下する。また、
ＣａＯ、ＭｇＯ又はＮａ2ＯのようなＩａ、IIａ族元素
はイオン半径が大きいため、粒子膠着のためのガラス物
質を作り易くするが、同時に電気を伝え易くするイオン
伝導性を呈するため、焼結体の電気絶縁性を大きく低下
させるという欠点を有する。これに対し、アルミナに
（ａ）〜（ｃ）から選ばれる成分を添加した場合、良好
な黒色が得られ、かつ高温での物性低下がない。これら
の成分による発色機構は明らかではないが、これらの成
分のイオンが、Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃａ系と同様の膠着ガラス
相を形成し、かつこれらのイオンとＡｌ2Ｏ3が形成する
固溶体がスピネル構造をとるためと考えられる。
ラス相形成は、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ等の添加によ
り行われることが多いが、着色するために顔料を更に添
加するとアルミナ以外の割合が高くなり、色の審美性は
得られるが焼結体の物性が大きく変化する。特に高温物
性は粒界結合が関係するので、著しく低下する。また、
ＣａＯ、ＭｇＯ又はＮａ2ＯのようなＩａ、IIａ族元素
はイオン半径が大きいため、粒子膠着のためのガラス物
質を作り易くするが、同時に電気を伝え易くするイオン
伝導性を呈するため、焼結体の電気絶縁性を大きく低下
させるという欠点を有する。これに対し、アルミナに
（ａ）〜（ｃ）から選ばれる成分を添加した場合、良好
な黒色が得られ、かつ高温での物性低下がない。これら
の成分による発色機構は明らかではないが、これらの成
分のイオンが、Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃａ系と同様の膠着ガラス
相を形成し、かつこれらのイオンとＡｌ2Ｏ3が形成する
固溶体がスピネル構造をとるためと考えられる。
【０００９】本発明の焼結体には、上記成分以外には特
に他の成分を添加する必要はない。しかし、ＳｉＯ2、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｎａ2Ｏ等が少量存在しても
本発明の効果を奏する。
に他の成分を添加する必要はない。しかし、ＳｉＯ2、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｎａ2Ｏ等が少量存在しても
本発明の効果を奏する。
【００１０】本発明の焼結体の製造は、例えばＡｌ2Ｏ3
又はアルミナ供給源に、上記（ａ）〜（ｃ）から選ばれ
る成分又はその供給源を所定の割合で混合し、成形後焼
結することにより実施される。
又はアルミナ供給源に、上記（ａ）〜（ｃ）から選ばれ
る成分又はその供給源を所定の割合で混合し、成形後焼
結することにより実施される。
【００１１】ここでアルミナ供給源および（ａ）〜
（ｃ）から選ばれる成分の供給源としては、焼結により
（ａ）〜（ｃ）の成分となるものであれば制限されず、
例えば対応する元素の炭酸化物、水酸化物等が挙げられ
る。使用する原料の粒径は、均一に混合する必要性から
平均１０μm 以下であることが好ましい。混合は、ボー
ルミル、各種ミキサー、混練機等を用い水などの溶媒を
加えて行われる。ボールミル混合の場合には６時間以上
混合するのが好ましい。なお、混合にあたっては、結合
剤、分散剤、潤滑剤、消泡剤等を添加することもでき
る。成形は、所望する形状によって異なるが、例えば１
００×１００×１００mm大の単純形状の場合プレス成形
を、径１００mm程度のパイプ状の場合押出機等を用いて
行われる。プレス成形の場合乾燥を兼ねて原料は通常ス
プレードライヤー等で造粒する。焼結前にあっては有機
成分の除去をする必要がある。また、焼結は、１５５０
〜１６５０℃で空気又は酸素などの酸化雰囲気下で１〜
１．５気圧下に行われる。
（ｃ）から選ばれる成分の供給源としては、焼結により
（ａ）〜（ｃ）の成分となるものであれば制限されず、
例えば対応する元素の炭酸化物、水酸化物等が挙げられ
る。使用する原料の粒径は、均一に混合する必要性から
平均１０μm 以下であることが好ましい。混合は、ボー
ルミル、各種ミキサー、混練機等を用い水などの溶媒を
加えて行われる。ボールミル混合の場合には６時間以上
混合するのが好ましい。なお、混合にあたっては、結合
剤、分散剤、潤滑剤、消泡剤等を添加することもでき
る。成形は、所望する形状によって異なるが、例えば１
００×１００×１００mm大の単純形状の場合プレス成形
を、径１００mm程度のパイプ状の場合押出機等を用いて
行われる。プレス成形の場合乾燥を兼ねて原料は通常ス
プレードライヤー等で造粒する。焼結前にあっては有機
成分の除去をする必要がある。また、焼結は、１５５０
〜１６５０℃で空気又は酸素などの酸化雰囲気下で１〜
１．５気圧下に行われる。
【００１２】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。
が、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００１３】実施例 （１）まず、Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯお
よびその他の成分を表１の組成となるように調合した。
よびその他の成分を表１の組成となるように調合した。
【００１４】
【表１】
【００１５】（２）次に、主原料としてＡｌ2Ｏ3純度９
９．８重量％（不可避成分としてＮａ 2Ｏ ０．０２重
量％）、平均１次粒子径５μm のアルミナ粉末を用意
し、アルミナ１kgに対し水道水１kg、φ２０アルミナボ
ール２kgの割合で５リットルアルミナ製ボールミル中で
２４時間混合した。この際、表１の成分をアルミナと表
２の割合で混合した。
９．８重量％（不可避成分としてＮａ 2Ｏ ０．０２重
量％）、平均１次粒子径５μm のアルミナ粉末を用意
し、アルミナ１kgに対し水道水１kg、φ２０アルミナボ
ール２kgの割合で５リットルアルミナ製ボールミル中で
２４時間混合した。この際、表１の成分をアルミナと表
２の割合で混合した。
【００１６】
【表２】
【００１７】（３）各調合物を２４時間混合後、ＰＶＡ
を水溶液の形で２〜５重量％加え、スプレードライヤー
で、平均径６０μm の顆粒に乾燥造粒した。この顆粒を
１ｔ／cm2 の成形圧で１００×１００×１０mmの大きさ
に加圧成形し、有機成分を除去した後大気圧下１６００
℃の温度（保持１時間）にて焼結させた。得られた焼結
体を平面研削後、ダイヤモンド砥粉にて研磨し、色調を
判断し、またＪＩＳ Ｒ１６０１、ＪＩＳ Ｃ２１４１
に従い各供試片を作成し、３点曲げ抗折強度、ビッカー
ス硬度、電気抵抗および密度をそれぞれ測定した。結果
を表３に示す。なお、表３中、調合の欄中、左側の数字
は表１の調合番号を示し、右側の数字は表１の成分の混
合量（重量％；表２の数字）を示す。
を水溶液の形で２〜５重量％加え、スプレードライヤー
で、平均径６０μm の顆粒に乾燥造粒した。この顆粒を
１ｔ／cm2 の成形圧で１００×１００×１０mmの大きさ
に加圧成形し、有機成分を除去した後大気圧下１６００
℃の温度（保持１時間）にて焼結させた。得られた焼結
体を平面研削後、ダイヤモンド砥粉にて研磨し、色調を
判断し、またＪＩＳ Ｒ１６０１、ＪＩＳ Ｃ２１４１
に従い各供試片を作成し、３点曲げ抗折強度、ビッカー
ス硬度、電気抵抗および密度をそれぞれ測定した。結果
を表３に示す。なお、表３中、調合の欄中、左側の数字
は表１の調合番号を示し、右側の数字は表１の成分の混
合量（重量％；表２の数字）を示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３より、本発明の焼結体は、良好な黒色
を呈し、かつ強度、硬度、電気抵抗等の物性も良好であ
ることがわかる。また、表３の組成以外にアルミナにＣ
ｒ2Ｏ3のみを７重量％添加した焼結体を作成したが、研
磨後の仕上りが粗さ６μm以下にならず、ビッカース硬
度が測定できる状況になかった。そのような焼結体は気
孔が全体積の１％以上と多いものであった。また、表３
中、「２０−３」の組成の焼結体を８００℃に加熱し、
自然放冷したものの表面を観察したところ、変色および
顔料の揮散等認められず、物性面でも加熱前に比べ１０
％以上抗折強度が低下する様なこともないことが確かめ
られた。
を呈し、かつ強度、硬度、電気抵抗等の物性も良好であ
ることがわかる。また、表３の組成以外にアルミナにＣ
ｒ2Ｏ3のみを７重量％添加した焼結体を作成したが、研
磨後の仕上りが粗さ６μm以下にならず、ビッカース硬
度が測定できる状況になかった。そのような焼結体は気
孔が全体積の１％以上と多いものであった。また、表３
中、「２０−３」の組成の焼結体を８００℃に加熱し、
自然放冷したものの表面を観察したところ、変色および
顔料の揮散等認められず、物性面でも加熱前に比べ１０
％以上抗折強度が低下する様なこともないことが確かめ
られた。
【００２０】
【発明の効果】本発明の焼結体は、黒色であり、かつ優
れた物性を有するアルミナ系酸化物セラミックスであ
り、電子部品、半導体製造用部品、各種測定装置等の精
密セラミックスとして有用である。
れた物性を有するアルミナ系酸化物セラミックスであ
り、電子部品、半導体製造用部品、各種測定装置等の精
密セラミックスとして有用である。
フロントページの続き (72)発明者 田野崎 隆雄 山口県小野田市大字小野田6276番地 小野 田セメント株式会社セラミックス小野田工 場内 (72)発明者 森下 宣明 山口県小野田市大字小野田6276番地 小野 田セメント株式会社セラミックス小野田工 場内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、次の（ａ）、
（ｂ）並びに（ｃ）から選ばれる成分を２〜５重量％含
有することを特徴とする黒色アルミナ焼結体。 （ａ）Ｍｎ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3 （ｂ）Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯ （ｃ）Ｃｒ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏＯから
選ばれる３種又は４種
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041371A JPH05238810A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 黒色アルミナ焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041371A JPH05238810A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 黒色アルミナ焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05238810A true JPH05238810A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=12606573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4041371A Pending JPH05238810A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 黒色アルミナ焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05238810A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0667322A1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-08-16 | Toto Ltd. | Light-permeable ceramic material and method of manufacturing the same |
| JP2008247672A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toray Ind Inc | セラミックス焼結体の製造方法 |
| JP2008260645A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nitsukatoo:Kk | 黒色アルミナ焼結体とその製造方法 |
| JP2015101496A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 京セラ株式会社 | 保持部材 |
| CN114560685A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-05-31 | 合肥商德应用材料有限公司 | 氧化铝陶瓷及其制备方法与应用 |
| WO2022270614A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | 中部電力ミライズ株式会社 | セラミックス蓄熱体並びにセラミックス蓄熱体の製造方法及びセラミックス蓄熱体の組成推定方法 |
| CN116621564A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-08-22 | 宜兴市凯宏陶瓷有限公司 | 一种纯黑色大尺寸氧化铝陶瓷结构件及其制备方法 |
| KR20240015570A (ko) | 2022-07-27 | 2024-02-05 | 구로사키 하리마 코포레이션 | 알루미나 소결체 및 정전 척 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4041371A patent/JPH05238810A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0667322A1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-08-16 | Toto Ltd. | Light-permeable ceramic material and method of manufacturing the same |
| EP0667322A4 (en) * | 1993-09-02 | 1996-03-13 | Toto Ltd | CERAMIC MATERIAL WHICH LETS PASS THROUGH LIGHT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF. |
| JP2008247672A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toray Ind Inc | セラミックス焼結体の製造方法 |
| JP2008260645A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nitsukatoo:Kk | 黒色アルミナ焼結体とその製造方法 |
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| WO2022270614A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | 中部電力ミライズ株式会社 | セラミックス蓄熱体並びにセラミックス蓄熱体の製造方法及びセラミックス蓄熱体の組成推定方法 |
| CN114560685A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-05-31 | 合肥商德应用材料有限公司 | 氧化铝陶瓷及其制备方法与应用 |
| CN114560685B (zh) * | 2022-03-23 | 2023-03-14 | 合肥商德应用材料有限公司 | 氧化铝陶瓷及其制备方法与应用 |
| KR20240015570A (ko) | 2022-07-27 | 2024-02-05 | 구로사키 하리마 코포레이션 | 알루미나 소결체 및 정전 척 |
| JP2024017328A (ja) * | 2022-07-27 | 2024-02-08 | 黒崎播磨株式会社 | アルミナ焼結体及び静電チャック |
| CN116621564A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-08-22 | 宜兴市凯宏陶瓷有限公司 | 一种纯黑色大尺寸氧化铝陶瓷结构件及其制备方法 |
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