JPH0558716A - アルミナ焼結体 - Google Patents
アルミナ焼結体Info
- Publication number
- JPH0558716A JPH0558716A JP3276503A JP27650391A JPH0558716A JP H0558716 A JPH0558716 A JP H0558716A JP 3276503 A JP3276503 A JP 3276503A JP 27650391 A JP27650391 A JP 27650391A JP H0558716 A JPH0558716 A JP H0558716A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mol
- sintered body
- strength
- added
- alumina sintered
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度のアルミナ焼結体を提供する。
【構成】 このアルミナ焼結体は、０.１〜５.０モル％
の希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、ＲはＨo、Ｅr、Ｔm)と、
１.０〜５.０モル％のＹ2Ｏ3を含み、かつ、(Ｒ2Ｏ3モ
ル％)≦−０.９(Ｙ2Ｏ3モル％)＋５.５の関係を満た
し、０.５モル％以下の焼結助剤を含み、残部が実質的
にＡl2Ｏ3よりなる組成のものであり、抗折強度が高
い。焼結助剤としてはＭgＯがＡl2Ｏ3の粒成長を抑制す
る上で好ましい。
の希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、ＲはＨo、Ｅr、Ｔm)と、
１.０〜５.０モル％のＹ2Ｏ3を含み、かつ、(Ｒ2Ｏ3モ
ル％)≦−０.９(Ｙ2Ｏ3モル％)＋５.５の関係を満た
し、０.５モル％以下の焼結助剤を含み、残部が実質的
にＡl2Ｏ3よりなる組成のものであり、抗折強度が高
い。焼結助剤としてはＭgＯがＡl2Ｏ3の粒成長を抑制す
る上で好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度が要求される構造
用部材や、被加工性が要求される分野に利用されるアル
ミナ(Ａl2Ｏ3)焼結体に関するものである。
用部材や、被加工性が要求される分野に利用されるアル
ミナ(Ａl2Ｏ3)焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
アルミナ焼結体には、ＭgＯやＴiＯ2、Ｃr2Ｏ3、Ｆe2Ｏ
3等が焼結助剤として、或いは特性向上の目的で添加さ
れている。特にＭgＯは０.５モル％以下の添加でＡl2Ｏ
3の粒成長を十分抑制することが確かめられており、Ａl
2Ｏ3への添加物として一般的に用いられている。
アルミナ焼結体には、ＭgＯやＴiＯ2、Ｃr2Ｏ3、Ｆe2Ｏ
3等が焼結助剤として、或いは特性向上の目的で添加さ
れている。特にＭgＯは０.５モル％以下の添加でＡl2Ｏ
3の粒成長を十分抑制することが確かめられており、Ａl
2Ｏ3への添加物として一般的に用いられている。
【０００３】しかし、従来のアルミナ焼結体は、依然、
構造用部材としては耐欠損性、耐クラック性等の点で問
題があり、また、各種デバイス用としても切断、研削、
研磨加工時の欠損等が問題となっており、特性面で未だ
充分とは云えない。
構造用部材としては耐欠損性、耐クラック性等の点で問
題があり、また、各種デバイス用としても切断、研削、
研磨加工時の欠損等が問題となっており、特性面で未だ
充分とは云えない。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、強度に優れたアルミナ焼結体を提供することを目的
とするものである。
し、強度に優れたアルミナ焼結体を提供することを目的
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者は、Ａl2Ｏ3への添加物として種々の物質
について研究を重ねた結果、Ａl2Ｏ3にＹ2Ｏ3を含む希
土類酸化物を添加することにより、抗折強度が向上する
ことを見い出した。特に、焼結助剤としてＭgＯを用
い、これと共にＹ2Ｏ3を含む希土類酸化物を添加、混合
し、焼成することにより、強度向上が顕著であることを
見い出した。
め、本発明者は、Ａl2Ｏ3への添加物として種々の物質
について研究を重ねた結果、Ａl2Ｏ3にＹ2Ｏ3を含む希
土類酸化物を添加することにより、抗折強度が向上する
ことを見い出した。特に、焼結助剤としてＭgＯを用
い、これと共にＹ2Ｏ3を含む希土類酸化物を添加、混合
し、焼成することにより、強度向上が顕著であることを
見い出した。
【０００６】すなわち、本発明にかゝるアルミナ焼結体
は、０.１〜５.０モル％の希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、
ＲはＨo、Ｅr、Ｔm)と、１.０〜５.０モル％のＹ2Ｏ3を
含み、かつ、(Ｒ2Ｏ3モル％)≦−０.９(Ｙ2Ｏ3モル％)
＋５.５の関係を満たし、０.５モル％以下の焼結助剤を
含み、残部が実質的にＡl2Ｏ3よりなることを特徴とす
るものである。
は、０.１〜５.０モル％の希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、
ＲはＨo、Ｅr、Ｔm)と、１.０〜５.０モル％のＹ2Ｏ3を
含み、かつ、(Ｒ2Ｏ3モル％)≦−０.９(Ｙ2Ｏ3モル％)
＋５.５の関係を満たし、０.５モル％以下の焼結助剤を
含み、残部が実質的にＡl2Ｏ3よりなることを特徴とす
るものである。
【０００７】以下に本発明を更に詳述する。
【０００８】上述のとおり、本発明のアルミナ焼結体
は、特定の希土類酸化物とＹ2Ｏ3を必須成分とするもの
であり、これらの添加物と強度向上とに特定の関係があ
ることが判明した。
は、特定の希土類酸化物とＹ2Ｏ3を必須成分とするもの
であり、これらの添加物と強度向上とに特定の関係があ
ることが判明した。
【０００９】すなわち、この希土類酸化物はＲ2Ｏ3で表
わされるが、ＲはＨo(ホルミウム)、Ｅr(エルビウム)又
はＴm(テルビウム)であることが必要である。希土類金
属としては多数の元素(Ｙは含まれない)があるが、Ｈ
o、Ｅr及びＴmはイオン半径が０.８７〜０.９１Åであ
り、この共通の物性を有する元素群が強度向上効果に関
係しているものと考えられる。しかし、イオン半径がこ
の範囲よりも大きい元素或いは小さい元素の酸化物、例
えば、Ｄy2Ｏ3、Ｙb2Ｏ3などを添加しても強度の向上が
期待できない。
わされるが、ＲはＨo(ホルミウム)、Ｅr(エルビウム)又
はＴm(テルビウム)であることが必要である。希土類金
属としては多数の元素(Ｙは含まれない)があるが、Ｈ
o、Ｅr及びＴmはイオン半径が０.８７〜０.９１Åであ
り、この共通の物性を有する元素群が強度向上効果に関
係しているものと考えられる。しかし、イオン半径がこ
の範囲よりも大きい元素或いは小さい元素の酸化物、例
えば、Ｄy2Ｏ3、Ｙb2Ｏ3などを添加しても強度の向上が
期待できない。
【００１０】希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、ＲはＨo、Ｅ
r、Ｔm)の添加量は、０.１〜５.０モル％の範囲とする
必要がある。０.１モル％未満の場合並びに５.０モル％
を超える場合には、強度向上の効果が得られない。
r、Ｔm)の添加量は、０.１〜５.０モル％の範囲とする
必要がある。０.１モル％未満の場合並びに５.０モル％
を超える場合には、強度向上の効果が得られない。
【００１１】また、Ｙの酸化物Ｙ2Ｏ3も、上記希土類酸
化物と共に添加することにより、強度向上に効果があ
る。そのためには、Ｙ2Ｏ3の添加量を１.０〜５.０モル
％の範囲とする必要がある。１.０モル％未満の場合並
びに５.０モル％を超える場合には、強度向上の効果が
得られない。
化物と共に添加することにより、強度向上に効果があ
る。そのためには、Ｙ2Ｏ3の添加量を１.０〜５.０モル
％の範囲とする必要がある。１.０モル％未満の場合並
びに５.０モル％を超える場合には、強度向上の効果が
得られない。
【００１２】但し、希土類酸化物Ｒ2Ｏ3(但し、ＲはＨ
o、Ｅr、Ｔm)の添加量とＹ2Ｏ3の添加量の割合を特定の
範囲に規制する必要がある。図１はＹ2Ｏ3添加量とＲ2
Ｏ3添加量の関係を示しており、(Ｒ2Ｏ3モル％)≦−０.
９(Ｙ2Ｏ3モル％)＋５.５の関係を満たす領域(斜線部)
において強度向上効果が得られることが判明した。
o、Ｅr、Ｔm)の添加量とＹ2Ｏ3の添加量の割合を特定の
範囲に規制する必要がある。図１はＹ2Ｏ3添加量とＲ2
Ｏ3添加量の関係を示しており、(Ｒ2Ｏ3モル％)≦−０.
９(Ｙ2Ｏ3モル％)＋５.５の関係を満たす領域(斜線部)
において強度向上効果が得られることが判明した。
【００１３】特に、Ｙ2Ｏ3を含む希土類酸化物の添加量
の合計が１.１mol％を超え、６mol％に至る範囲内で、
｛(Ｙ2Ｏ3添加量)／(希土類酸化物添加量)｝≧１の範囲
においては、ＭgＯ(焼結助剤)のみの焼結体に比べ、４
〜２０％の抗折強度の向上が得られる。Ｙ2Ｏ3が２.５
モル％で希土類酸化物が０.１〜２.５モル％の範囲が最
も好ましい。
の合計が１.１mol％を超え、６mol％に至る範囲内で、
｛(Ｙ2Ｏ3添加量)／(希土類酸化物添加量)｝≧１の範囲
においては、ＭgＯ(焼結助剤)のみの焼結体に比べ、４
〜２０％の抗折強度の向上が得られる。Ｙ2Ｏ3が２.５
モル％で希土類酸化物が０.１〜２.５モル％の範囲が最
も好ましい。
【００１４】焼結助剤としては、従来と同様、ＭgＯや
ＴiＯ2、Ｃr2Ｏ3、Ｆe2Ｏ3等を添加でき、添加量は０.
５モル％以下である。特にＭgＯはＡl2Ｏ3の粒成長を抑
制する効果が大きく、好ましい。
ＴiＯ2、Ｃr2Ｏ3、Ｆe2Ｏ3等を添加でき、添加量は０.
５モル％以下である。特にＭgＯはＡl2Ｏ3の粒成長を抑
制する効果が大きく、好ましい。
【００１５】本発明の焼結体は、従来と同様の方法にて
製造すればよい。上記の成分組成に調整した原料を混
合、成形、焼結する。なお、従来より知られているＨＩ
Ｐの使用も、高密度化手法として有効であり、併用も可
能である。
製造すればよい。上記の成分組成に調整した原料を混
合、成形、焼結する。なお、従来より知られているＨＩ
Ｐの使用も、高密度化手法として有効であり、併用も可
能である。
【００１６】次に本発明の実施例を示す。
【００１７】
【実施例１】原料として高純度Ａl2Ｏ3(純度９９.９９
％)９４〜９８％モル％と、Ｙ2Ｏ3１.０〜５.０モル％
と、Ｈo2Ｏ3１.０〜２.５mol％にＭgＯ０.２モル％を配
合し、エタノール中で２４時間、ボールミルにて混練
し、その後乾燥した。得られた原料粉末を１０００kgf
／cm2でＣＩＰ成形した後、１４２０℃、２時間で焼成
した。各焼成体の抗折強度は４mm×３mm×３６mm寸法の
試験片により測定した。測定結果を
％)９４〜９８％モル％と、Ｙ2Ｏ3１.０〜５.０モル％
と、Ｈo2Ｏ3１.０〜２.５mol％にＭgＯ０.２モル％を配
合し、エタノール中で２４時間、ボールミルにて混練
し、その後乾燥した。得られた原料粉末を１０００kgf
／cm2でＣＩＰ成形した後、１４２０℃、２時間で焼成
した。各焼成体の抗折強度は４mm×３mm×３６mm寸法の
試験片により測定した。測定結果を
【表１】 に示す。
【００１８】表１より、Ｙ2Ｏ3２.５モル％とＨo2Ｏ
3１.０モル％を添加した本発明例において抗折強度のピ
ークが見られ、従来例に比べ、１４％の向上が認められ
る。また、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2Ｏ3＝１.０モル％／２.５モル
％の本発明例も強度が５％向上し、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2Ｏ3＝
２.５モル％／２.５モル％の本発明例は強度が６％向上
し、いずれの本発明例も、従来例を上回る強度が得られ
ている。また、Ｈo2Ｏ3添加量の減少に伴い強度の向上
が認められ、Ｈo2Ｏ3１mol％以下では更に強度向上が見
込まれる。一方、比較例のように、添加比を変えたり、
添加量が多くなると徐々に強度が低下し、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2
Ｏ3＝５.０モル％／５.０モル％では２０％以上の強度
低下が認められる。
3１.０モル％を添加した本発明例において抗折強度のピ
ークが見られ、従来例に比べ、１４％の向上が認められ
る。また、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2Ｏ3＝１.０モル％／２.５モル
％の本発明例も強度が５％向上し、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2Ｏ3＝
２.５モル％／２.５モル％の本発明例は強度が６％向上
し、いずれの本発明例も、従来例を上回る強度が得られ
ている。また、Ｈo2Ｏ3添加量の減少に伴い強度の向上
が認められ、Ｈo2Ｏ3１mol％以下では更に強度向上が見
込まれる。一方、比較例のように、添加比を変えたり、
添加量が多くなると徐々に強度が低下し、Ｙ2Ｏ3／Ｈo2
Ｏ3＝５.０モル％／５.０モル％では２０％以上の強度
低下が認められる。
【００１９】
【実施例２】実施例１の原料配合において、Ｈo2Ｏ3に
代えてＥr2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
代えてＥr2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
【表２】 に示す。表２よりわかるように、Ｈo2Ｏ3添加の場合と
同様、Ｙ2Ｏ3２.５モル％とＥr2Ｏ3１.０モル％を添加
した本発明例において抗折強度のピークが見られる。そ
の値は６０.１kgf／mm2と、Ｈo2Ｏ3添加のピークより更
に高く、従来例に比べて２０％の強度向上を示してい
る。また、その他の添加比でも傾向としてはＨo2Ｏ3と
同様であるが、値的にはＨo2Ｏ3を上回る傾向を示し
た。
同様、Ｙ2Ｏ3２.５モル％とＥr2Ｏ3１.０モル％を添加
した本発明例において抗折強度のピークが見られる。そ
の値は６０.１kgf／mm2と、Ｈo2Ｏ3添加のピークより更
に高く、従来例に比べて２０％の強度向上を示してい
る。また、その他の添加比でも傾向としてはＨo2Ｏ3と
同様であるが、値的にはＨo2Ｏ3を上回る傾向を示し
た。
【００２０】
【実施例３】実施例１の原料配合において、Ｈo2Ｏ3に
代えてＴm2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
代えてＴm2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
【表３】 に示す。表３よりわかるように、Ｈo2Ｏ3添加と同様、
Ｙ2Ｏ3２.５モル％とＴm2Ｏ3１.０モル％を添加した本
発明例において抗折強度のピークが見られる。その値は
Ｅr2Ｏ3添加やＨo2Ｏ3添加よりも低い５５.０kgf／mm2
であるが、それでも従来例より１０％高い値である。ま
た、傾向もＥr2Ｏ3、Ｈo2Ｏ3と似ているが、値的にはこ
れらの希土類酸化物中で一番低い強度である。
Ｙ2Ｏ3２.５モル％とＴm2Ｏ3１.０モル％を添加した本
発明例において抗折強度のピークが見られる。その値は
Ｅr2Ｏ3添加やＨo2Ｏ3添加よりも低い５５.０kgf／mm2
であるが、それでも従来例より１０％高い値である。ま
た、傾向もＥr2Ｏ3、Ｈo2Ｏ3と似ているが、値的にはこ
れらの希土類酸化物中で一番低い強度である。
【００２１】
【比較例１】実施例１の原料配合において、Ｈo2Ｏ3に
代えてＤy2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
代えてＤy2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。測定結果を
【表４】 に示す。表４より、Ｈo2Ｏ3添加と同様、Ｙ2Ｏ3２.５モ
ル％とＤy2Ｏ3１.０モル％を添加したものにおいて抗折
強度のピークを示しているが、その値は４７.８kgf／mm
2であり、従来例に比べて４％程度低い値である。また
添加比を変えても強度の改善は見られない。
ル％とＤy2Ｏ3１.０モル％を添加したものにおいて抗折
強度のピークを示しているが、その値は４７.８kgf／mm
2であり、従来例に比べて４％程度低い値である。また
添加比を変えても強度の改善は見られない。
【００２２】
【比較例２】実施例１の原料配合において、Ｈo2Ｏ3に
代えてＹb2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。しかし、その結果は、比較
例１と同様、抗折強度の最高値でも４８.１kgf／mm
2と、従来例より低い値であることがわかった。
代えてＹb2Ｏ3を同量添加し、他は同様にして焼結体を
得て、抗折強度を測定した。しかし、その結果は、比較
例１と同様、抗折強度の最高値でも４８.１kgf／mm
2と、従来例より低い値であることがわかった。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来のアルミナ焼結体に比べ、高強度なアルミナ焼結体
を得ることができる。したがって、耐欠損性、耐クラッ
ク性等で優れた特性のアルミナ焼結品を提供できる。
従来のアルミナ焼結体に比べ、高強度なアルミナ焼結体
を得ることができる。したがって、耐欠損性、耐クラッ
ク性等で優れた特性のアルミナ焼結品を提供できる。
【図１】アルミナ焼結体におけるＹ2Ｏ3添加量(モル％)
とＲ2Ｏ3添加量(モル％)の関係を示す図で、斜線領域が
本発明範囲である。
とＲ2Ｏ3添加量(モル％)の関係を示す図で、斜線領域が
本発明範囲である。
【表５】
Claims (2)
- 【請求項１】 ０.１〜５.０モル％の希土類酸化物Ｒ2
Ｏ3(但し、ＲはＨo、Ｅr、Ｔm)と、１.０〜５.０モル％
のＹ2Ｏ3を含み、かつ、(Ｒ2Ｏ3モル％)≦−０.９(Ｙ2
Ｏ3モル％)＋５.５の関係を満たし、０.５モル％以下の
焼結助剤を含み、残部が実質的にＡl2Ｏ3よりなること
を特徴とするアルミナ焼結体。 - 【請求項２】 焼結助剤がＭgＯである請求項１に記載
のアルミナ焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276503A JPH0558716A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルミナ焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276503A JPH0558716A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルミナ焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558716A true JPH0558716A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17570373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276503A Pending JPH0558716A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルミナ焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0558716A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102850043A (zh) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | 株式会社Maruwa | 半导体装置用氧化铝锆烧结基板及其制造方法 |
| CN114702306A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-05 | 湖南省新化县鑫星电子陶瓷有限责任公司 | 一种95氧化铝陶瓷基片的制备方法及其产品 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP3276503A patent/JPH0558716A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102850043A (zh) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | 株式会社Maruwa | 半导体装置用氧化铝锆烧结基板及其制造方法 |
| CN114702306A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-05 | 湖南省新化县鑫星电子陶瓷有限责任公司 | 一种95氧化铝陶瓷基片的制备方法及其产品 |
| CN114702306B (zh) * | 2022-04-22 | 2022-12-13 | 湖南省新化县鑫星电子陶瓷有限责任公司 | 一种95氧化铝陶瓷基片的制备方法及其产品 |
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