JPS6059190B2 - アルミナセラミツクスの製造方法 - Google Patents
アルミナセラミツクスの製造方法Info
- Publication number
- JPS6059190B2 JPS6059190B2 JP53104376A JP10437678A JPS6059190B2 JP S6059190 B2 JPS6059190 B2 JP S6059190B2 JP 53104376 A JP53104376 A JP 53104376A JP 10437678 A JP10437678 A JP 10437678A JP S6059190 B2 JPS6059190 B2 JP S6059190B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alumina
- strength
- weight
- sintering
- aluminum nitride
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- Expired
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は緻密なアルミナセラミックスの製造方法に関
する。
する。
アルミナ系セラミックスは耐熱材料、電子部品材料、
或いは耐食、耐摩耗性を要求される構造材料などとして
広く実用に供されつつある。
或いは耐食、耐摩耗性を要求される構造材料などとして
広く実用に供されつつある。
しかしてこのアルミナ系セラミックスは、アルミナもし
くは焼成によりアルミナに変換するアルミニウムの塩類
を原料とし焼結して製造されるが、上記焼結、焼成過程
における粒成長によつて閉気孔の残存を招き強度が一般
に劣るという不都合さがある。この改善策として例えば
マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ。
くは焼成によりアルミナに変換するアルミニウムの塩類
を原料とし焼結して製造されるが、上記焼結、焼成過程
における粒成長によつて閉気孔の残存を招き強度が一般
に劣るという不都合さがある。この改善策として例えば
マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ。
Ｏ、）などの酸化物を添加配合し、焼結時における粒成
長を押え、焼結体の緻密化、強度の向上を図る試みもな
されている。上記マグネシアなどの添加による焼結体の
緻密化、強度向上の場合には次のような不都合な点が認
められている。例えばアルミナ−マグネシア（Ａｌ。Ｏ
。−ＭｇＯ）系焼結体では、上記結果をふまえても高々
２５に９／ｍｉ、程度の強度値しか得られていない。従
つて、より高応力が要求されるような用途においては、
さらに高い強度材料が期待される。即ち粒成長を抑制す
る効果のある添加剤の種類は用途に応じ格別に吟味する
必要があり、焼結体自体は汎用性に乏しいと言う欠点が
ある。 本発明者らは上記の点に対処して検討を進めた
結果、酸素を０．８〜１０重量％固溶した微粒窒化アル
ミニウム（ＡＩＮ）を添加剤とした場合、緻密で強度が
高く、且つ凡用性のあるアルミナ系焼結体が得られるこ
とを見出した。 本発明は上記知見に基づき、緻密で強
度が高く且つ耐食性などもすぐれており、種々の用途に
適するアルミナセラミックスを容易に製造しうる方法を
提供しようとするものである。
長を押え、焼結体の緻密化、強度の向上を図る試みもな
されている。上記マグネシアなどの添加による焼結体の
緻密化、強度向上の場合には次のような不都合な点が認
められている。例えばアルミナ−マグネシア（Ａｌ。Ｏ
。−ＭｇＯ）系焼結体では、上記結果をふまえても高々
２５に９／ｍｉ、程度の強度値しか得られていない。従
つて、より高応力が要求されるような用途においては、
さらに高い強度材料が期待される。即ち粒成長を抑制す
る効果のある添加剤の種類は用途に応じ格別に吟味する
必要があり、焼結体自体は汎用性に乏しいと言う欠点が
ある。 本発明者らは上記の点に対処して検討を進めた
結果、酸素を０．８〜１０重量％固溶した微粒窒化アル
ミニウム（ＡＩＮ）を添加剤とした場合、緻密で強度が
高く、且つ凡用性のあるアルミナ系焼結体が得られるこ
とを見出した。 本発明は上記知見に基づき、緻密で強
度が高く且つ耐食性などもすぐれており、種々の用途に
適するアルミナセラミックスを容易に製造しうる方法を
提供しようとするものである。
以下本発明を詳細に説明すると、本発明はアルミナも
しくは焼成（焼結）によりアルミナに変換するアルミニ
ウムの塩類に、平均粒径１．５μ以下で且つ酸素の固溶
量が０．８〜１鍾量％の微粒窒化アルミニウムを重量比
で０．２５〜５％添加配合し、１５００〜１８００℃で
焼結することを特徴とするアルミナセラミックスの製造
方法であソー般に次のように行なわれる。
しくは焼成（焼結）によりアルミナに変換するアルミニ
ウムの塩類に、平均粒径１．５μ以下で且つ酸素の固溶
量が０．８〜１鍾量％の微粒窒化アルミニウムを重量比
で０．２５〜５％添加配合し、１５００〜１８００℃で
焼結することを特徴とするアルミナセラミックスの製造
方法であソー般に次のように行なわれる。
先ず出発原料としてアルミナもしくは焼成によりアルミ
ナに変換するアルミニウムの塩と、固溶酸素量０．８〜
１０重量％の窒化アルミニウム微粉末の所定量とから成
る混合物を用意する。次いでこの混合物に要すれば粘結
剤を配合してから成形処理し、得られた成形体について
１５００〜１８００℃の温度で焼結処理を施すことによ
つて緻密で強度の高いアルミナセラミックス焼結体が容
易に得られる。上記本発明によれば緻密で強度の高い焼
結体が容易に得られるのは次の理由によるものと考えら
れる。
ナに変換するアルミニウムの塩と、固溶酸素量０．８〜
１０重量％の窒化アルミニウム微粉末の所定量とから成
る混合物を用意する。次いでこの混合物に要すれば粘結
剤を配合してから成形処理し、得られた成形体について
１５００〜１８００℃の温度で焼結処理を施すことによ
つて緻密で強度の高いアルミナセラミックス焼結体が容
易に得られる。上記本発明によれば緻密で強度の高い焼
結体が容易に得られるのは次の理由によるものと考えら
れる。
即ち１５００〜１８００℃での焼結過程においてアルミ
ナ（Ａｌ２Ｏ３）と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とによ
り、ＡＩＮ−Ａｌ２Ｏ３に近いスピネル相が生成し、こ
のスピネル相がアルミナの粒界に存在して、アルミナの
粒成長を抑制しもつて焼結体自体の緻密化に寄与する。
かくして，Ａｌ２Ｏ３−Ａ］Ｎ−Ａｌ２Ｏ３を主構成相
となす。且つ閉気孔の残存しない焼結体となり、上記閉
気孔の存在しないことに伴ない高い機械的強度を呈する
ものと考えられる。本発明において主原料をなすアルミ
ナもしくは焼成によりアルミナに変換するアルミニウム
の塩類については粒度１．５μ以下望しくは１μ以下に
選ぶのが好しい。
ナ（Ａｌ２Ｏ３）と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とによ
り、ＡＩＮ−Ａｌ２Ｏ３に近いスピネル相が生成し、こ
のスピネル相がアルミナの粒界に存在して、アルミナの
粒成長を抑制しもつて焼結体自体の緻密化に寄与する。
かくして，Ａｌ２Ｏ３−Ａ］Ｎ−Ａｌ２Ｏ３を主構成相
となす。且つ閉気孔の残存しない焼結体となり、上記閉
気孔の存在しないことに伴ない高い機械的強度を呈する
ものと考えられる。本発明において主原料をなすアルミ
ナもしくは焼成によりアルミナに変換するアルミニウム
の塩類については粒度１．５μ以下望しくは１μ以下に
選ぶのが好しい。
また添加配合する成分たる窒化アルミニウムについては
特に平均粒度１．５μ以下（好しくは１．０μ以下）で
且つ固溶酸素量０．８〜１０．重量％（好しくは１〜５
％）のものが選ばれ、さらにその添加配合量は重量比で
０．２５〜５％（好しくは０．５〜２％）に選ばれる。
窒化アルミニウムの粒径が大きいと、焼結を阻外するの
みでなく、結晶成長の抑制効果がなく強度が低下する。
また．窒化アルミニウムの固溶酸素量が多いと結晶粒の
異常成長が生じ強度が低下し、また少ないと焼結が不十
分で密度、強度ともに低下してしまう。さらに窒化アル
ミニウム量が多いと密度、強度ともに低下してしまい少
ないと、強度増大のＡｌＮ添加効果が発揮されない。し
かして焼成（焼結）における雰囲気は一般に水素ガスが
望しいが窒素ガス、炭素含有ガスでもよく、また焼成の
最終段階では酸素を含んだ雰囲気であつても支障ない。
しかし焼成温度は１５００〜１８００℃（好しくは１６
５０〜１７５０℃）の範囲内に常に選ぶ必要がある。そ
の理ノ由は上記温度範囲外では前記窒化アルミニウム成
分およびその組成比と相俟つて所要のスピネル（ＡｌＮ
−Ａｌ２Ｏ３）相の生成が不充分であつたりして目的と
する緻密で高強度のアルミナセラミックスが得られない
からである。次に本発明の実施例を記載する。
特に平均粒度１．５μ以下（好しくは１．０μ以下）で
且つ固溶酸素量０．８〜１０．重量％（好しくは１〜５
％）のものが選ばれ、さらにその添加配合量は重量比で
０．２５〜５％（好しくは０．５〜２％）に選ばれる。
窒化アルミニウムの粒径が大きいと、焼結を阻外するの
みでなく、結晶成長の抑制効果がなく強度が低下する。
また．窒化アルミニウムの固溶酸素量が多いと結晶粒の
異常成長が生じ強度が低下し、また少ないと焼結が不十
分で密度、強度ともに低下してしまう。さらに窒化アル
ミニウム量が多いと密度、強度ともに低下してしまい少
ないと、強度増大のＡｌＮ添加効果が発揮されない。し
かして焼成（焼結）における雰囲気は一般に水素ガスが
望しいが窒素ガス、炭素含有ガスでもよく、また焼成の
最終段階では酸素を含んだ雰囲気であつても支障ない。
しかし焼成温度は１５００〜１８００℃（好しくは１６
５０〜１７５０℃）の範囲内に常に選ぶ必要がある。そ
の理ノ由は上記温度範囲外では前記窒化アルミニウム成
分およびその組成比と相俟つて所要のスピネル（ＡｌＮ
−Ａｌ２Ｏ３）相の生成が不充分であつたりして目的と
する緻密で高強度のアルミナセラミックスが得られない
からである。次に本発明の実施例を記載する。
実施例１
平均粒度０．０５μの高純度アルミナ微粉末部重量部と
固溶酸素量２．２重量％の窒化アルミニウム（平均粒度
０．８μ）微粉末２重量部とからなる混合粉末に有機バ
インダーを５重量部添加混合し加圧成形を施して３０×
３０×１０ｍｍの成形体を得た。
固溶酸素量２．２重量％の窒化アルミニウム（平均粒度
０．８μ）微粉末２重量部とからなる混合粉末に有機バ
インダーを５重量部添加混合し加圧成形を施して３０×
３０×１０ｍｍの成形体を得た。
この成形体を水素ガス雰囲気下、１７００℃で２時間焼
結したところ相対密度９９．９％の緻密な、またアルミ
ナ粒径が平均３μのアルミナセラミックスが得られた。
実施例２ 平均粒度０．１〜０．５μの高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）粉末、固溶酸素量２．２〜４．５重量％で平均粒度
０．７〜０．９μの窒化アルミニウム（ＡＩＮ）粉末、
表−１に示す組成比（重量部）で配合してなる混合物に
有機バインダーをそれぞれ重量比で５％加え、実施例１
の場合と同様にして成形体を得た。
結したところ相対密度９９．９％の緻密な、またアルミ
ナ粒径が平均３μのアルミナセラミックスが得られた。
実施例２ 平均粒度０．１〜０．５μの高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）粉末、固溶酸素量２．２〜４．５重量％で平均粒度
０．７〜０．９μの窒化アルミニウム（ＡＩＮ）粉末、
表−１に示す組成比（重量部）で配合してなる混合物に
有機バインダーをそれぞれ重量比で５％加え、実施例１
の場合と同様にして成形体を得た。
次いでこれらの成形体を水素雰囲気下１６５０〜１７０
０℃でそれぞれ１時間焼結して得た焼結体について相対
密度（％）および焼結体のアルミナ粒径（μ）をそれぞ
れ測定した結果を表−１に併せて示した。表中Ａ−Ｇは
本発明の実施例であり、ａ−ｅは比較例であり、本発明
の方が密度が高くかつ強度も大きいことがわかる。
０℃でそれぞれ１時間焼結して得た焼結体について相対
密度（％）および焼結体のアルミナ粒径（μ）をそれぞ
れ測定した結果を表−１に併せて示した。表中Ａ−Ｇは
本発明の実施例であり、ａ−ｅは比較例であり、本発明
の方が密度が高くかつ強度も大きいことがわかる。
尚本発明においては原料調製にて、要すればシリカ（Ｓ
ｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）
など適宜添加配合してもよい。
ｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）
など適宜添加配合してもよい。
Claims (1)
- １ アルミナもしくは焼成によりアルミナに変換する塩
類に、平均粒径１．５μ以下で且つ酸素の固溶量が０．
８〜１０重量％の微粒窒化アルミニウムを重量比で０．
２５〜５％添加配合し、１５００〜１８００℃で焼結す
ることを特徴とするアルミナセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53104376A JPS6059190B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | アルミナセラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53104376A JPS6059190B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | アルミナセラミツクスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5532743A JPS5532743A (en) | 1980-03-07 |
| JPS6059190B2 true JPS6059190B2 (ja) | 1985-12-24 |
Family
ID=14379056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53104376A Expired JPS6059190B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | アルミナセラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059190B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2534246B1 (fr) * | 1982-10-11 | 1986-09-26 | Armines | Materiau ceramique a base d'alumine et son procede de fabrication |
-
1978
- 1978-08-29 JP JP53104376A patent/JPS6059190B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5532743A (en) | 1980-03-07 |
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