JPS62252364A - アルミナ磁器 - Google Patents
アルミナ磁器Info
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- JPS62252364A JPS62252364A JP61094657A JP9465786A JPS62252364A JP S62252364 A JPS62252364 A JP S62252364A JP 61094657 A JP61094657 A JP 61094657A JP 9465786 A JP9465786 A JP 9465786A JP S62252364 A JPS62252364 A JP S62252364A
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 38
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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、電子部品として利用される基板、耐摩耗性や
剛性を利用した定盤やパイプ等に利用されるアルミナ磁
器に関する。
剛性を利用した定盤やパイプ等に利用されるアルミナ磁
器に関する。
［従来の技術］
アルミナ磁器はその特性として、電気的絶縁性、誘電体
損失角（ｔａｎδ）、曲げ強度、熱伝導率、硬度、耐摩
耗性、剛性、化学的安定性が他のセラミックス（ムライ
ト、ジルコン、フォルステライト、ステアタイト等）に
比べ総合的に優れているので、電子材料や構造部材とし
て現在最も多く使用されている信頼性の高いセラミック
スでおる。
損失角（ｔａｎδ）、曲げ強度、熱伝導率、硬度、耐摩
耗性、剛性、化学的安定性が他のセラミックス（ムライ
ト、ジルコン、フォルステライト、ステアタイト等）に
比べ総合的に優れているので、電子材料や構造部材とし
て現在最も多く使用されている信頼性の高いセラミック
スでおる。
このアルミナ磁器を単味（１００％アルミナ）で焼結さ
せようとすると、アルミナの融点が約２Ｏ５０℃である
ことからも分るように、１７００℃以上の高温で焼結さ
せるか、またはアルミナを高純度微粉末に調整し、焼成
温度を下げるという方法がとられている。いずれにせよ
アルミナを１００％近い純度で焼結させることは、一部
の用途（透明アルミナ等）を除いて、経済的コストが高
くなりすぎ実用的ではない。
せようとすると、アルミナの融点が約２Ｏ５０℃である
ことからも分るように、１７００℃以上の高温で焼結さ
せるか、またはアルミナを高純度微粉末に調整し、焼成
温度を下げるという方法がとられている。いずれにせよ
アルミナを１００％近い純度で焼結させることは、一部
の用途（透明アルミナ等）を除いて、経済的コストが高
くなりすぎ実用的ではない。
そこで、アルミナ磁器を焼結させるためには、その用途
により要求される特性を満足するように種々の焼結助剤
が添加され実用化されている。
により要求される特性を満足するように種々の焼結助剤
が添加され実用化されている。
現在、アルミナ磁器用の焼結助剤としては、ＭＱＯ，Ｃ
ａＯ１Ｓ ｔ Ｏ２のうち１種かそれ以上の組成の組合
せのものが最もよく利用されている。また、その他には
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物（ＳｒＯ
，Ｂａｄ＞、遷移金属酸化物、希土類酸化物等も助剤と
して使用され得ることが知られている。
ａＯ１Ｓ ｔ Ｏ２のうち１種かそれ以上の組成の組合
せのものが最もよく利用されている。また、その他には
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物（ＳｒＯ
，Ｂａｄ＞、遷移金属酸化物、希土類酸化物等も助剤と
して使用され得ることが知られている。
一方、最近大量の焼結助剤をガラス化またはガラスに近
い状態に仮焼したりして活性度を高めたものをアルミナ
に添加し、１０００°Ｃ付近で焼結させたいわゆる低温
焼成アルミナもよく知られていることである。
い状態に仮焼したりして活性度を高めたものをアルミナ
に添加し、１０００°Ｃ付近で焼結させたいわゆる低温
焼成アルミナもよく知られていることである。
［発明が解決しようとする問題点］
アルミナ磁器の焼結助剤としては前述の如く数多く存在
するが、現実に量産する場合には、ＭｑＯ−ｃａｏ
ＳｉＯ２系が実際に有効テする。この系を助剤とした場
合の原料はタルク、石灰、ドロマイト、カオリン、珪石
等であるが、この場合アルミナ磁器の表面粗さくＲａ）
は０．４〜０．６μｍであり、内部には数μｍ〜士数μ
ｍの気孔が散在していた。
するが、現実に量産する場合には、ＭｑＯ−ｃａｏ
ＳｉＯ２系が実際に有効テする。この系を助剤とした場
合の原料はタルク、石灰、ドロマイト、カオリン、珪石
等であるが、この場合アルミナ磁器の表面粗さくＲａ）
は０．４〜０．６μｍであり、内部には数μｍ〜士数μ
ｍの気孔が散在していた。
従来、電子部品用の基板としては、表面粗さくＲａ）０
．１μｍ程度のものが好まれ、ラッピングにより表面を
平滑化していた。また耐摩耗材としては大きな気孔はど
摩耗の起点となるので、気孔径の小ざいものが望まれて
いた。
．１μｍ程度のものが好まれ、ラッピングにより表面を
平滑化していた。また耐摩耗材としては大きな気孔はど
摩耗の起点となるので、気孔径の小ざいものが望まれて
いた。
一方、表面粗さを０．１〜０．２μｍにし、内部気孔の
大きざを小ざくするためには、焼結前の原料粒子を微細
化し、平均粒径を１〜２μｍにすればよいことも知られ
ている。
大きざを小ざくするためには、焼結前の原料粒子を微細
化し、平均粒径を１〜２μｍにすればよいことも知られ
ている。
しかし、従来のように生原料を助剤とした場合、微粉化
領域では極めて粉砕性が悪くなるという現象がめった。
領域では極めて粉砕性が悪くなるという現象がめった。
−例を挙げればボールミルを使用して９７重最％アルミ
ナを粉砕する場合、３．５μｍまで粉砕の約２倍もの時
間を必要とし、経済的、技術的な立場から実用化が困難
であった。
ナを粉砕する場合、３．５μｍまで粉砕の約２倍もの時
間を必要とし、経済的、技術的な立場から実用化が困難
であった。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、アルミナ磁器の表面をざらに平滑化し、内部
閉気孔の大きさを小ざくすることにより、アルナ磁器の
高品質化を１指したもので、ＭＣｌ０６．７〜１６．３
重量％、ＣａＯ７，０〜１１．７重量％、Ａ１２Ｏ３１
０〜２９重量％、Ｓ ！ Ｏ２５１，３〜６６．７重量
％の組成で１５００’Ｃ以下で液化、冷却して得られる
ガラス粉末を焼結助剤としてアルミナを主成分とする材
料を焼結して得られることを特徴とするアルミナ磁器で
ある。
閉気孔の大きさを小ざくすることにより、アルナ磁器の
高品質化を１指したもので、ＭＣｌ０６．７〜１６．３
重量％、ＣａＯ７，０〜１１．７重量％、Ａ１２Ｏ３１
０〜２９重量％、Ｓ ！ Ｏ２５１，３〜６６．７重量
％の組成で１５００’Ｃ以下で液化、冷却して得られる
ガラス粉末を焼結助剤としてアルミナを主成分とする材
料を焼結して得られることを特徴とするアルミナ磁器で
ある。
本発明者らは、低温焼成アルミナを製造する際、ガラス
がアルミナと同様の粉砕性を示すので、粉砕効率が良く
、またアルミナ粒子間にガラス粒子の分散性が良いとい
う知見を得ていた。
がアルミナと同様の粉砕性を示すので、粉砕効率が良く
、またアルミナ粒子間にガラス粒子の分散性が良いとい
う知見を得ていた。
そこで焼結助剤として使われているＭＣｌ０−ｃａｏ−
ｓ！０２系のガラス化の可能性について鋭意研究した結
果、アルミナ磁器の主組成であるアルミナを加えたＭＱ
Ｏ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ２３！０２系において、１５００
℃以下でガラス化する領域を見出し、上記本発明を完成
した。
ｓ！０２系のガラス化の可能性について鋭意研究した結
果、アルミナ磁器の主組成であるアルミナを加えたＭＱ
Ｏ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ２３！０２系において、１５００
℃以下でガラス化する領域を見出し、上記本発明を完成
した。
ここで、ガラス化のための溶融温度を１５００’Ｃ以下
と限定したのは、１５００’Ｃを境にして経済的コスト
の差が極めて大きくなるためである。
と限定したのは、１５００’Ｃを境にして経済的コスト
の差が極めて大きくなるためである。
まず、本発明者らはＭｇＯ−ＣａＯ−
３！０２系のカラス化を試みたが、例えば第１図（Ｔｈ
ｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃａｒａｍｉｃ ５ｏｃｉｅｔ
ｙのＰｈａＳｅＤｉａｇｒａｍｓ ｆｏｒ Ｃｅｒａｍ
ｉｓｔｓ ［１９６４年版］の図５９８）に示されてい
るように、最低共融点は１３２Ｏ°Ｃで必り、１５００
’Ｃ以下で工業的に′ｌＡ造し得る組成のものは見出し
得なかった。また、ガラス化のための溶融温度は、状態
図における液相線ヤ液相面の温度の少なくとも２Ｏ０’
Ｃ以上は必要であることが分ってきた。
ｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃａｒａｍｉｃ ５ｏｃｉｅｔ
ｙのＰｈａＳｅＤｉａｇｒａｍｓ ｆｏｒ Ｃｅｒａｍ
ｉｓｔｓ ［１９６４年版］の図５９８）に示されてい
るように、最低共融点は１３２Ｏ°Ｃで必り、１５００
’Ｃ以下で工業的に′ｌＡ造し得る組成のものは見出し
得なかった。また、ガラス化のための溶融温度は、状態
図における液相線ヤ液相面の温度の少なくとも２Ｏ０’
Ｃ以上は必要であることが分ってきた。
そこで、アルミナ磁器の焼結過程では焼結助剤成分であ
るＭｇＯ１ｃａｏ、Ｓ ！ ０２とＡ Ｉ ２Ｏ ：ｌ
の相互反応により焼結が進むことに看目し、ＭＱＯｃａ
ｏ ５ｉｏ２− Ａ Ｉ ２Ｏ３系を調べたところ、１５００’Ｃ以下で
ガラス化する組成が得られた。その組成が前記の範囲で
おる。
るＭｇＯ１ｃａｏ、Ｓ ！ ０２とＡ Ｉ ２Ｏ ：ｌ
の相互反応により焼結が進むことに看目し、ＭＱＯｃａ
ｏ ５ｉｏ２− Ａ Ｉ ２Ｏ３系を調べたところ、１５００’Ｃ以下で
ガラス化する組成が得られた。その組成が前記の範囲で
おる。
この組成範囲を決定した理由を以下に述べる。
第２図〜第５図（Ｔｈｅ ＡｍｅｒｉＣａｎ Ｃｅｒａ
ｍｉＣ３ｏｃｉｅｔｙのＰｈａｓｅ Ｉ）ｉａｇｒａｍ
ｓ ｆｏｒ Ｃｅｒａｍｉｓｔｓ ［１９６４年版］の
図８９９．９０７．９０９．９１６）はいずれも１２２
Ｏ°Ｃから１３００°Ｃで液相化する組成を示しており
、事実１５００°Ｃ以下で流動性の良い液体となり、ガ
ラス化が可能であった。
ｍｉＣ３ｏｃｉｅｔｙのＰｈａｓｅ Ｉ）ｉａｇｒａｍ
ｓ ｆｏｒ Ｃｅｒａｍｉｓｔｓ ［１９６４年版］の
図８９９．９０７．９０９．９１６）はいずれも１２２
Ｏ°Ｃから１３００°Ｃで液相化する組成を示しており
、事実１５００°Ｃ以下で流動性の良い液体となり、ガ
ラス化が可能であった。
上記組成範囲はＡｌ２Ｏ３を除いて、ＭｇＯ１ｃａｏ、
ｓ ｒ ０２は１２２Ｏ’Ｃから１３００℃で熱力学的
に液相化する組成に含まれている。しかしこれら状態図
は４成分を完全に表現しているわけではないので、Ａｌ
２Ｏ３のみは１０〜２９重重％の範囲でガラス化が可能
となった。
ｓ ｒ ０２は１２２Ｏ’Ｃから１３００℃で熱力学的
に液相化する組成に含まれている。しかしこれら状態図
は４成分を完全に表現しているわけではないので、Ａｌ
２Ｏ３のみは１０〜２９重重％の範囲でガラス化が可能
となった。
以上のように本発明の組成範囲の限定理由は、その範囲
外では、その組成成分が多くても、少なくても１５００
℃以下でガラス化ができないという実験的事実による。
外では、その組成成分が多くても、少なくても１５００
℃以下でガラス化ができないという実験的事実による。
一方、このＡｌ２Ｏ３を含む焼結助剤をガラス化し、助
剤として用いることにより、７０重量％以下のＡ Ｉ
２Ｏ３含有量のものも、含有量が少なくなる程、低温焼
成化が可能となった。
剤として用いることにより、７０重量％以下のＡ Ｉ
２Ｏ３含有量のものも、含有量が少なくなる程、低温焼
成化が可能となった。
特に９００℃から１０００℃で焼成可能なものは、現在
、銀や銅といった安価な金属を回路に使用できるいわゆ
る低温焼成セラミックスと呼ばれる基板用セラミックス
に属するもので、他の低温焼成セラミックスの助剤に比
べ、従来回路基板として使われてきたアルミナ基板＜ｒ
ｒａ器）の助剤をガラス化したものなので、ざらに信頼
性が高いということができる。
、銀や銅といった安価な金属を回路に使用できるいわゆ
る低温焼成セラミックスと呼ばれる基板用セラミックス
に属するもので、他の低温焼成セラミックスの助剤に比
べ、従来回路基板として使われてきたアルミナ基板＜ｒ
ｒａ器）の助剤をガラス化したものなので、ざらに信頼
性が高いということができる。
このことが可能になったのは、生原料を助剤とした場合
は、助剤が１２Ｏ０〜１３００℃程度で液相化するのに
比べ、いったん溶融ガラス化したものは、９００〜１０
００℃で軟化し、５０％以上のガラスが存在すればＡｌ
２Ｏ３粒子間を被覆することができるためである。
は、助剤が１２Ｏ０〜１３００℃程度で液相化するのに
比べ、いったん溶融ガラス化したものは、９００〜１０
００℃で軟化し、５０％以上のガラスが存在すればＡｌ
２Ｏ３粒子間を被覆することができるためである。
本発明によるアルミナ磁器をＸ線回折法により分析した
結果、アルミナが主結晶相であるが、焼結助剤の量が増
すにしたがいアノーサイト（ＣａＯ−ＡｌｚＯｘ ・２
ＳｉＯ２＞のピークが増加している。
結果、アルミナが主結晶相であるが、焼結助剤の量が増
すにしたがいアノーサイト（ＣａＯ−ＡｌｚＯｘ ・２
ＳｉＯ２＞のピークが増加している。
［実施例］
つぎに本発明の実施例について説明する。
まず、第１表に示す組成となるように原料を混合した。
原料はどのような種類の酸化物、複酸化物、炭酸塩であ
ってもさしつかえない。
ってもさしつかえない。
また、本発明に含まれる組成以外を不純物とみなした場
合、アルミナ基板用には、Ｎａ２Ｏのようなアルカリ金
属酸化物の混入は好ましくないが、その用途にさしつか
えなければ、不純物が含まれていてもかまわない。
合、アルミナ基板用には、Ｎａ２Ｏのようなアルカリ金
属酸化物の混入は好ましくないが、その用途にさしつか
えなければ、不純物が含まれていてもかまわない。
原料を混合後、粘土質の耐火ルツボに入れ、電気炉にて
１５００℃で約２Ｏ〜３０分間溶融し、水中に投入して
ガラス塊を得る。第１表中、比較例のものは白色ガラス
状になったのみで、ガラスとしては得られなかった。
１５００℃で約２Ｏ〜３０分間溶融し、水中に投入して
ガラス塊を得る。第１表中、比較例のものは白色ガラス
状になったのみで、ガラスとしては得られなかった。
第１表
得られたガラス塊１ｋｇを３文ポットに入れ、アルミナ
ポール３ｋＱ、水１ｋＯとともに２４時間粉砕すると、
平均粒径は３．５μｍとなった。
ポール３ｋＱ、水１ｋＯとともに２４時間粉砕すると、
平均粒径は３．５μｍとなった。
このガラス粉のうち一例として実施例Ｎ０．１のガラス
組成のものをとり、これを第２表に示すアルミナ含有量
となるように混合し、粉砕して、平均粒径３〜４μｍの
粉末を得た。
組成のものをとり、これを第２表に示すアルミナ含有量
となるように混合し、粉砕して、平均粒径３〜４μｍの
粉末を得た。
この粉末にポリビニルアルコールを２重量％添加し、１
０００１０００ｋの圧力でプレス成形後焼成した結果を
同じく＠２表に示す。
０００１０００ｋの圧力でプレス成形後焼成した結果を
同じく＠２表に示す。
第２表
ざらに、９９重量％アルミナにおいて、平均粒径１．８
μｍまで粉砕したものについて、本発明と同組成の生原
料を助剤としたものを比較量として緒特性を試験した。
μｍまで粉砕したものについて、本発明と同組成の生原
料を助剤としたものを比較量として緒特性を試験した。
結果は第３表に示す如くで、本発明品は表面平滑性にす
ぐれ、内部気孔径が小さくなっていることが分る。
ぐれ、内部気孔径が小さくなっていることが分る。
［発明の効果］
アルミナ磁器の焼結助剤を生原料からガラスにするだけ
では経済的コストが上がるだけであるが、本発明は下記
の効果により、多少の経済的負担を補って余りあるもの
である。
では経済的コストが上がるだけであるが、本発明は下記
の効果により、多少の経済的負担を補って余りあるもの
である。
１）３０％から９９％までの広範囲のアルミナ含有量を
有する緻密焼結体が得られる。
有する緻密焼結体が得られる。
２）粉末の微粉化が容易である。
３）表面粗さが０．５〜０．１μｍと平滑性が向上する
。
。
４）内部気孔率が小さくなる。
もちろん、焼結助剤を用いない場合よりは焼成上の負担
は少ない。
は少ない。
第１図ないし第５図は本発明の組成限定の理由を説明す
るための状態図である。
るための状態図である。
Claims (1)
- ＭｇＯ６．７〜１６．３重量％、ＣａＯ７．０〜１１
．７重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３１０〜２９重量％、ＳｉＯ
＿２５１．３〜６６．７重量％の組成で１５００℃以下
で液化、冷却して得られるガラス粉末を焼結助剤として
アルミナを主成分とする材料を焼結して得られることを
特徴とするアルミナ磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094657A JPS62252364A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナ磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094657A JPS62252364A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナ磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252364A true JPS62252364A (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0532343B2 JPH0532343B2 (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=14116323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61094657A Granted JPS62252364A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナ磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252364A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09221354A (ja) * | 1996-02-13 | 1997-08-26 | Nitsukatoo:Kk | 耐摩耗性アルミナ質セラミックス及びその製造方法 |
| JP2000233986A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Tocalo Co Ltd | めっき浴用部材およびその製造方法 |
| CN108530041A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 华南理工大学 | 一种高纯高强氧化铝陶瓷及其低温制备方法 |
| JP2020175405A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 日本製鉄株式会社 | 浸漬ノズルの予熱方法 |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP61094657A patent/JPS62252364A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09221354A (ja) * | 1996-02-13 | 1997-08-26 | Nitsukatoo:Kk | 耐摩耗性アルミナ質セラミックス及びその製造方法 |
| JP2000233986A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Tocalo Co Ltd | めっき浴用部材およびその製造方法 |
| JP4571250B2 (ja) * | 1999-02-15 | 2010-10-27 | トーカロ株式会社 | 溶融金属めっき浴用ロールおよびその製造方法 |
| CN108530041A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 华南理工大学 | 一种高纯高强氧化铝陶瓷及其低温制备方法 |
| CN108530041B (zh) * | 2018-04-13 | 2021-08-10 | 华南理工大学 | 一种高纯高强氧化铝陶瓷及其低温制备方法 |
| JP2020175405A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 日本製鉄株式会社 | 浸漬ノズルの予熱方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0532343B2 (ja) | 1993-05-14 |
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