TWI751689B - 耐摩耗性氧化鋁質燒結體 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種氧化鋁質燒結體，其不僅耐摩耗性優異，而且耐衝擊性亦優異，抑制由於衝擊而產生破裂或缺損。本發明之耐摩耗性氧化鋁質燒結體以Al2 O3 為主成分，含有合計為5.0～10.0重量%之SiO2 、CaO及MgO，當將形成氧化鋁結晶粒界之玻璃相之Al2 O3 、SiO2 、CaO及MgO的合計含量設為100重量%時，Al2 O3 ：16.0～23.0重量%、SiO2 ：65.0～79.0重量%、CaO：2.0～6.0重量%、MgO：2.0～8.0重量%，無法避免的雜質為0.5重量%以下，孔隙率為3.0%以下，玻璃相之平均直徑為0.5 μm以下，玻璃相之含有比率占整個氧化鋁質燒結體之3.0～10.0%，氧化鋁質燒結體之平均結晶粒徑為0.8～2.0 μm，最大結晶粒徑為6.0 μm以下。

Description

耐摩耗性氧化鋁質燒結體
本發明係關於一種作為耐摩耗構造構件較為有用之耐摩耗性氧化鋁質燒結體。
由於陶瓷具有較金屬材料高之耐摩耗性及耐蝕性，故近年來被用作各種耐摩耗構造構件。尤其是為了防止金屬之摩耗粉混入，而被積極地用於對以電子零件為首之高精尖材料之製造用原料粉體進行處理的粉碎/分散機之構件。作為耐摩耗性優異之陶瓷，使用氧化鋁、氧化鋯及氮化矽，而氧化鋁具有高硬度且耐蝕性優異、價格低廉，因此使用頻率非常高。然而，由於其燒結性較低，若不以較高之溫度燒成則無法獲得高密度之燒結體，因此通常添加少量燒結促進用成分來進行燒成。 另一方面，為了製成高硬度且具有耐摩耗性之燒結體，必須儘量以低溫進行燒成而形成微細組織。關於以低溫進行燒成之方案，亦考慮增加作為燒結促進用成分之燒結助劑，雖然燒結助劑之添加量增多，便可進行低溫燒成，但另一方面，氧化鋁與燒結助劑會因燒成而發生反應，於燒結體之結晶粒界生成大量玻璃相。由於該玻璃相之硬度低於氧化鋁結晶粒子，較脆，故會產生易摩耗、由於衝擊而產生破裂或缺損等問題。
為了解決該等問題，專利文獻1中揭示有一種可低溫燒成之氧化鋁質燒結體，其以Al2 O3 ：88重量%以上且未達95重量%作為氧化鋁質陶瓷之主成分，並以如下方式添加SiO2 ：3.6～10重量%、MgO：0.2～2.5重量%、CaO：0.2～2.5重量%作為副成分，即，使上述副成分合計為5～12重量%且當將上述副成分含量之和設為100時，各成分之比率分別為：SiO2 ：72～85重量%、MgO：3～25重量%、CaO：3～25重量%，並且將無法避免的雜質抑制在0.5重量%以下，使缺陷量為5%以下。然而，其耐摩耗性及耐衝擊性均不足。
又，專利文獻2中揭示有一種氧化鋁質陶瓷，其主要含有Al2 O3 ，且含有各成分合計量為0.1～1.0重量%之燒結助劑，該燒結助劑包含SiO2 ：20～90重量%、MgO：0～70重量%及CaO：10～80重量%此三種成分，並且上述氧化鋁質陶瓷實質上無法避免的雜質為0.3重量%以下，平均結晶粒徑：0.5～5.0 μm，鬆密度：3.70 g/cm3 以上，以粉碎用球計之摩耗率為0.2%/h以下，具有耐摩耗性及耐蝕性。然而，由於該氧化鋁質陶瓷中燒結助劑之含量較少而氧化鋁含量較多，故需要提高燒成溫度。其結果，存在以下問題，即，結晶粒徑分佈變廣而存在較大之結晶粒子，該較大之結晶粒子成為基點而導致摩耗特性之降低等。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平9-221354號公報 專利文獻2：日本專利特開2003-321270號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明係為了解決上述先前技術所具有之問題而完成者，目的在於提供一種氧化鋁質燒結體，其不僅耐摩耗性優異，而且耐衝擊性亦優異，抑制由於衝擊而產生破裂或缺損。 [解決問題之技術手段]
本發明者等人進行了銳意研究，結果發現：於含有氧化鋁原料粉體及燒結助劑之氧化鋁質燒結體中，只要將燒結助劑之組成、生成於結晶粒界之玻璃相之組成、該玻璃相之直徑及含有比率、及氧化鋁質燒結體之結晶粒徑控制在一定範圍內，便可使用價格低廉之原料來製造具有優異之耐摩耗性及耐衝擊性之氧化鋁質燒結體，從而完成本發明。 即，上述課題由以下發明(1)來解決。
(1)一種耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其特徵在於滿足下述要件a)～h)。 a)以Al2 O3 為主成分，含有合計為5.0～10.0重量%之SiO2 、CaO及MgO。 b)當將形成氧化鋁結晶粒界之玻璃相之Al2 O3 、SiO2 、CaO及MgO的合計含量設為100重量%時，Al2 O3 ：16.0～23.0重量%、SiO2 ：65.0～79.0重量%、CaO：2.0～6.0重量%、MgO：2.0～8.0重量%。 c)無法避免的雜質為0.5重量%以下。 d)孔隙率為3.0%以下。 e)生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之平均直徑為0.5 μm以下。 f)生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之含有比率占整個氧化鋁質燒結體之3.0～10.0%。 g)氧化鋁質燒結體之平均結晶粒徑為0.8～2.0 μm。 h)氧化鋁質燒結體之最大結晶粒徑為6.0 μm以下。 [發明之效果]
根據本發明，可獲得一種氧化鋁質燒結體，其使用價格低廉之原料，不僅耐摩耗性優異，而且耐衝擊性亦優異，抑制由於衝擊而產生破裂或缺損。又，本發明之氧化鋁質燒結體由於具有上述特性，因此作為粉碎/分散用球、粉碎/分散研磨機之內襯材及容器、分級機用構件等用於粉體處理之各種機器之零件非常有用。
以下，對上述本發明之各構成要件進行說明。 ・關於要件a) 本發明之氧化鋁質燒結體以Al2 O3 為主成分，且含有合計為5.0～10.0重量%之SiO2 、CaO及MgO。即本發明之氧化鋁質燒結體包含Al2 O3 、SiO2 、CaO及MgO、以及無法避免的雜質。 於上述SiO2 、CaO及MgO之合計含量未達5.0重量%之情形時，由於燒結性降低而孔隙率變大，耐摩耗性及耐衝擊性降低。又，要想使其為高密度，需要在高溫下進行燒成，其結果，結晶粒徑變大或結晶粒徑分佈變廣而導致耐摩耗性降低。另一方面，若上述合計含量超過10.0重量%，則燒結體中之玻璃相之比率增加而氧化鋁結晶粒界之強度降低，從而耐摩耗性及耐衝擊性降低。本發明之氧化鋁質燒結體中之Al2 O3 之含量較佳為89.5～95.0重量%。
・關於要件b) 本發明之氧化鋁質燒結體中，當將形成氧化鋁結晶粒界之玻璃相之Al2 O3 、SiO2 、CaO及MgO的合計含量設為100重量%時，將各成分之比率設為：Al2 O3 ：16.0～23.0重量%、SiO2 ：65.0～79.0重量%、CaO：2.0～6.0重量%、MgO：2.0～8.0重量%。 上述各成分之較佳比率為：Al2 O3 ：18.0～22.0重量%、SiO2 ：67.0～78.0重量%、CaO：2.0～4.0重量%、MgO：2.0～6.0重量%。 並非所添加之所有燒結助劑都與氧化鋁發生反應而於氧化鋁結晶粒界形成玻璃相，其有時亦會固溶於氧化鋁結晶中，或於結晶粒界形成少量第2相，因此玻璃相之組成存在與所添加之燒結助劑之組成差異較大之情形。其結果，玻璃相之強度、硬度、破壞韌性、彈性模數等發生變化，對氧化鋁質燒結體之耐摩耗性或耐衝擊性產生較大影響。因此，為了實現優異之耐摩耗性及耐衝擊性，需要將氧化鋁結晶粒界之玻璃相之組成比控制在本發明之範圍內。
一旦Al2 O3 、SiO2 、MgO、CaO之含量中之一者偏離上述範圍，氧化鋁結晶粒界之鍵結強度便會變低或生成第2相粒子，發生硬度及韌性之降低、以及由於與配對材料之衝擊或摩擦所導致之結晶粒子之脫粒。進而存在於燒成過程中導致氧化鋁結晶粒子之異常生長之情況，其結果，使結晶粒徑之分佈變廣，而導致耐摩耗性、耐衝擊性及耐蝕性降低。 上述氧化鋁結晶粒界之玻璃相之組成可藉由下述方法進行分析。 將氧化鋁質燒結體粉碎至40目之粒度，藉由超音波洗淨機使用離子交換水將所獲得之粉體洗淨，並於100℃下進行乾燥。繼而，向鐵氟龍(註冊商標)容器中加入濃度1%之HF水溶液10 cc及經乾燥之粉體1 g，於4℃下保持24小時後，過濾分離剩餘粉體與HF水溶液，利用ICP發射光譜分析法(高頻感應耦合電漿發射光譜分析法)分析溶解於HF水溶液中之成分。
・關於要件c) 本發明之氧化鋁質燒結體中所包含之無法避免的雜質需要設為0.5重量%以下，較佳為0.3重量%以下。作為主要的無法避免的雜質，可列舉Fe2 O3 、Na2 O、K2 O、TiO2 。 若無法避免的雜質之含量超過0.5重量%，則Na2 O、K2 O、TiO2 形成玻璃相或第2相而使異常粒子生長，導致耐摩耗性及耐衝擊性降低。 再者，無法避免的雜質之含量越少越好，在如今之製造技術下之下限為0.2重量%左右。
・關於要件d) 本發明之氧化鋁質燒結體需要將孔隙率設為3.0%以下，較佳為1.0%以下。再者，在如今之製造技術下，孔隙率之下限為0.3%左右。 若孔隙率超過3.0%則尤其是較大之孔隙會成為缺陷而成為摩耗之起點，耐摩耗性降低，機械特性亦降低從而耐衝擊性降低。 再者，此處之孔隙率係指開口孔隙率，測定係依據JIS1634。
・關於要件e) 本發明之氧化鋁質燒結體需要將生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之平均直徑設為0.5 μm以下，較佳為0.4 μm以下。 本發明之氧化鋁質燒結體中玻璃相之尺寸小於氧化鋁純度相同等級之先前之氧化鋁質燒結體，且其尺寸分佈較窄，因此耐摩耗性及耐衝擊性優異並且耐蝕性亦優異。 若玻璃相之平均直徑超過0.5 μm，則由於玻璃相之機械特性低於氧化鋁結晶粒子而成為摩耗之起點，施加衝擊時會受到損傷，成為燒結體之破裂、龜裂、缺損之原因。再者，本發明中，關於玻璃相之平均直徑採用下述評估方法，於採用該方法之情形時，就精度之方面而言下限為0.1 μm左右。
玻璃相之平均直徑係利用以下所示之方法進行測定。 對燒結體進行研磨加工，拋光成鏡面(5×5 mm)。藉由超音波洗淨機使用離子交換水將成為鏡面之燒結體充分洗淨，並向鐵氟龍(註冊商標)容器中加入1%濃度之HF水溶液20 cc，向其中放入經洗淨之燒結體，於4℃下保持24小時後，將其取出並使用離子交換水充分地洗淨。繼而於100℃下使其乾燥，利用可觀察到100個以上結晶粒徑之倍率之電子顯微鏡觀察成為鏡面之面。雖然利用HF進行處理無法除去2個結晶相連之粒界之玻璃相，但是會溶解除去由3個以上結晶所形成之結晶粒界之玻璃相。該被除去之部分成為楔狀或多邊形之空腔，因此藉由影像解析測定面積並換算為等效圓直徑，以100個玻璃相之等效圓直徑之平均值為平均直徑。
・關於要件f) 本發明之氧化鋁質燒結體中，將生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之含有比率設為3.0～10.0%，較佳為4.0～8.0%。 若上述玻璃相之含有比率未達3.0%，則燒結體之破壞韌性變低，耐摩耗性及耐衝擊性降低。另一方面，若超過10.0%則燒結體之硬度或強度降低，導致耐摩耗性及耐衝擊性降低。 玻璃相之含有比率係藉由下述方法測定：於與測定上述玻璃相之平均直徑時相同之倍率下，觀察上述e)之玻璃相之平均直徑之測定中HF處理前之經鏡面加工的燒結體之孔隙(於電子顯微鏡下，觀察到其為球狀)，並與進行HF處理後之經鏡面拋光之面進行對比。 即，對使用HF處理後之電子顯微鏡照片觀察到之影像進行影像解析，求出結晶粒子以外之面積，並同樣地求出HF處理前之結晶粒子以外之面積，將二者之差設為玻璃相之含有比率。可根據所獲得之各面積藉由下式求出玻璃相之含有比率。 玻璃相之含有比率(%)＝[(S1－S2)/S3]×100 S1：HF處理後之結晶粒子以外之面積(μm2 ) S2：HF處理前之結晶粒子以外之面積(μm2 ) S3：利用電子顯微鏡所觀察到之影像之面積(μm2 )
・關於要件g) 本發明之氧化鋁質燒結體之平均結晶粒徑需要設為0.8～2.0 μm，較佳為0.8～1.5 μm。 若平均結晶粒徑未達0.8 μm，則燒結體之破壞韌性降低，變得易因衝擊而產生破裂或缺損及結晶粒子之脫粒，結果導致耐摩耗性降低。另一方面，若超過2.0 μm則會導致燒結體之硬度降低或結晶粒徑之分佈變廣，較大之結晶粒子變為起點而導致耐摩耗性降低。 平均結晶粒徑利用以下所示之方法求出。 對經鏡面加工之燒結體進行熱蝕刻，使用電子顯微鏡於視野中可觀察到100個以上結晶粒子之倍率下進行觀察，根據其影像測定每個結晶粒子之面積，使用換算為等效圓直徑之直徑：L，以結晶粒徑＝1.5×L來進行計算。而且採用測定100個時之平均值。
・關於要件h) 本發明之氧化鋁質燒結體之最大結晶粒徑需要設為6.0 μm以下，較佳為5.0 μm以下。 上述最大結晶粒徑係指上述g)中為了求出平均結晶粒徑而計算出之100個結晶粒徑中之最大者。 若最大結晶粒徑超過6.0 μm，則結晶粒徑分佈變廣，作為燒結體之硬度等之差異變大，結晶粒徑較大之粒子成為摩耗之起點而導致耐摩耗性降低。再者，如上所述本發明中可使用價格低廉之原料獲得優異之氧化鋁質燒結體，但由於價格低廉之原料粒度分佈較廣，故難以獲得最大結晶粒徑小於3.0 μm左右之燒結體。
本發明之氧化鋁質燒結體可利用以下所示之方法製造。 氧化鋁原料使用氧化鋁純度99.6重量%以上、比表面積3 m2 /g以上之粉體。作為燒結助劑之原料，使用平均粒徑0.5 μm以下、純度98重量%以上之SiO2 (矽石、石英)粉體、MgO粉體及CaO粉體。又，亦可使用矽溶膠、矽酸乙酯等鹽、Mg及Ca之氫氧化物、Mg及Ca之碳酸化物之鹽等。進而作為SiO2 用之天然原料，亦可使用高嶺土等黏土，但是需要使用經預先粉碎之平均粒徑為0.8 μm以下之微粉體。再者，該等材料均可使用市售品。又，各材料之平均粒徑可視需要使用周知之雷射繞射/散射式粒徑分佈測定裝置藉由慣用方法來測定。
本發明之氧化鋁質燒結體與先前品不同，其使生成於結晶粒界之玻璃相之組成及平均直徑以及燒結體之結晶粒徑及其分佈變得較窄，藉此實現較高之耐摩耗性及耐衝擊性，因此對於燒結助劑而言均勻地微粉碎/分散亦較為重要。對此，預先以僅僅燒結助劑之原料粉體成為特定之組成比之方式進行調配並與水混合，進而添加界面活性劑等進行pH調整從而製作均勻分散性較高之漿料。通常，採用將所添加之燒結助劑粉體進行混合、乾燥，進行熱處理後再次粉碎之方法，本發明由於燒結性變低而無法採用該方法。 對以如上所述之方法製作之使燒結助劑均勻地分散而成之漿料添加特定量之氧化鋁原料製成漿狀之混合物，進行微粉碎/分散直至漿料中之粒子之平均粒徑變為0.4～0.8 μm，最大粒徑變為2.5 μm以下。 該粒徑可藉由微粉碎/分散時之原料粉體與水之比率或界面活性劑等之添加、微粉碎/分散處理之時間、所使用之研磨機之大小或旋轉速度、球之大小或填充量等通常之原料粉體之粉碎/分散條件的組合而進行適當調整。
上述粒徑利用雷射繞射/散射式粒徑分佈測定裝置(堀場製作所製造之LA-920)測定，將以體積基準計算出之累計值50%之值設為平均粒徑，將累計值90%之值設為最大粒徑。溶劑使用六偏磷酸鈉2%水溶液，利用循環式進行測定。再者，將相對折射率設為1.18。 漿料中之微粒子之平均粒徑設為0.4～0.8 μm，較佳為設為0.5～0.7 μm，最大粒徑設為2.5 μm以下，較佳為設為2.0 μm以下。最大粒徑之下限為1.5 μm左右。 若平均粒徑未達0.4 μm則成形性變差，其結果，成形體密度之均勻性降低並且產生許多缺陷。另一方面，一旦平均粒徑超過0.8 μm則燒結性降低，為了達到特定密度而需要於較高之溫度下進行燒成，其結果，結晶粒徑或其差異變大，易產生異常粒子生長而耐摩耗性及耐衝擊性降低。 又，若最大粒徑超過2.5 μm則粉體粒徑之差異變大，變為寬粒徑分佈，因此易引起燒結體之結晶粒徑之差異等，或生成於結晶粒界之玻璃相之尺寸產生差異。
對上述經微粉碎/分散之漿料，添加特定量之聚乙烯醇黏合劑、丙烯酸樹脂、石蠟乳液等周知之材料，利用噴霧乾燥器進行乾燥、造粒而製成成形粉體。繼而，使用所獲得之成形粉體遵循製造陶瓷之慣例藉由模壓、冷均壓成形(CIP)等成形為特定形狀。作為成形方法，亦可採用注漿成形、擠出成形、射出成形、造粒成形等。繼而藉由將所獲得之成形物於1300～1600℃、較佳為1350～1580℃下進行燒成，可獲得具有優異之耐摩耗性及耐衝擊性之氧化鋁質燒結體。燒結體之特性會根據原料粉體之粉碎粒度或分佈、相應於成形體之燒成溫度所獲得之燒結體之平均結晶粒徑、最大結晶粒徑、及生成於結晶粒界之玻璃相之組成或量而變化，因此可藉由適當組合各因素而獲得具有目標特性之燒結體。再者，此種各因素之組合係本領域技術人員通常所進行之操作。 [實施例]
以下，揭示實施例及比較例對本發明更具體地進行說明，但本發明並不受該等實施例限定。再者，例中之「%」除孔隙率及玻璃相之含有比率之外，其他均為「重量%」。
實施例1～13、比較例1～17 氧化鋁原料粉體使用純度：99.7%、平均粒徑：65 μm、比表面積：4 m2 /g者。再者，實施例11、比較例2、比較例15中，使用純度99.8%、平均粒徑：0.45 μm、比表面積：7 m2 /g者。 燒結助劑粉體之MgO及CaO使用平均粒徑為0.5 μm之市售之碳酸鹽，SiO2 使用將市售之高嶺土原料粉碎製成平均粒徑0.6 μm者。高嶺土原料之平均粒徑使用雷射繞射/散射式粒徑分佈測定裝置(堀場製作所製造之LA-920)遵循常用方法測定。 將上述燒結助劑粉體以MgO為0.2～2.5%、CaO為0.2～2.5%、SiO2 為3.6～10%之方式與水一起調配，使用92%氧化鋁製罐磨機(日陶公司(Nikkato Company)製造之HD、內容積7.2升)及
Figure 02_image003
10 mm之92%氧化鋁製球(日陶公司製造之HD)，進行濕式粉碎/分散，為了提高均勻分散性，添加日本聖諾普科公司製造之多羧酸鈉鹽作為界面活性劑，從而獲得燒結助劑之漿料。 繼而，向上述燒結助劑之漿料中混合氧化鋁原料粉體，製作具有[表1]之各實施例及比較例之欄所示之平均粒徑及最大粒徑之成形用漿料，向其中添加5%之聚乙烯醇水溶液作為黏合劑，利用噴霧乾燥器進行乾燥、造粒而獲得成形用粉體。繼而，將該成形用粉體造粒成形為球狀，以[表1]之各實施例及比較例之欄所示之燒成溫度進行燒成，製作與各實施例及比較例相對應之
Figure 02_image003
1 mm及20 mm之球。對各球表面進行滾筒研磨而製成粉碎用球。 再者，比較例15中係一起調配氧化鋁原料粉體及燒結助劑粉體，除此以外與上述同樣地製作粉碎用球。
[表1]中，作為所獲得之粉碎用球之特性，示出SiO2 ＋CaO＋MgO之含量、無法避免的雜質量、孔隙率、平均結晶粒徑及最大結晶粒徑、玻璃相之組成比、玻璃相之平均直徑及含有比率。又，亦示出使氧化鋁原料與燒結助劑之混合物微粉碎/分散後之成形用粉體之平均粒徑及最大粒徑、燒成溫度。 再者，比較例6之「※」表示由於孔隙率較高而無法測定。 進而，作為[圖1][圖2]，示出實施例6及比較例8之微結構觀察影像(電子顯微鏡拍攝影像)。[圖1]為已實施熱蝕刻之影像、[圖2]為HF處理後之影像。再者，[圖2]中，色調為黑色之部分為玻璃相，除此以外之灰色之部分為結晶粒子。 上述玻璃相之組成比係藉由上述方法，使用島津製作所製造之ICP發射光譜分析裝置ICPS-8100來測定。 又，上述玻璃相之平均直徑及含有比率係藉由上述方法，使用日立高新技術公司製造之電子顯微鏡SU-8020測定，藉由影像解析測定面積而求出。 又，上述平均結晶粒徑及最大結晶粒徑係藉由上述方法，基於使用與上述玻璃相之測定之情形相同之電子顯微鏡所獲得之影像而求出。
關於上述實施例及比較例之各粉碎用球，於下述條件下進行摩耗特性評估。 ＜1＞
Figure 02_image003
1 mm之球之濕式粉碎測試 作為粉碎機，使用新丸企業公司(Shinmaru Enterprises Corporation)製造之Dyno-Mill：KDL-PILOT(器皿材質：92%氧化鋁(日陶公司製造HD-11、器皿容量：500 cc、盤材質：胺基甲酸乙酯製)，並向其中填充400 cc之
Figure 02_image003
1 mm之球，作為粉碎用粉體，使用市售之凝集之二次粒徑：40 μm、比表面積：1.5 m2 /g之氧化鋁粉體，並以水作為溶劑，於漿料濃度：50%、盤轉速：8 m/sec、漿料流量：300 cc/sec之條件下進行粉碎6小時。粉碎後，取出球，將其充分洗淨、乾燥再進行稱量，藉由下式求出單位時間之摩耗率。 該測試係研究使用氧化鋁粉體作為粉碎對象之情形時的
Figure 02_image003
1 mm之球之摩耗程度，摩耗率越低越好。 摩耗率(%/h)＝{[(Wb－Wa)/Wb]×100}/6 (Wa：測試後之球重量 Wb：測試前之球重量)
＜2＞
Figure 02_image003
20 mm之球之乾式粉碎測試 向92%氧化鋁製罐磨機(日陶公司製造之HD、內容積7.2升)中放入200個
Figure 02_image003
20 mm之球，藉由乾式法以轉速78 rpm運轉48小時。將運轉後之球充分洗淨、乾燥再進行稱量，藉由下式求出摩耗率。 該測試係於乾式條件下不放入作為粉碎對象之粉體之情形時之摩耗測試(空磨摩耗測試)，摩耗率越低越好。 摩耗率(%)＝[(Wb－Wa)/Wb]×100 (Wa：測試後之球重量 Wb：測試前之球重量) 又，對稱量後之球塗佈黑色墨水，用水洗淨後，使其充分乾燥並觀察表面，評估有無球之破裂或球表面之龜裂及缺損。
[表2]中示出上述測試＜1＞＜2＞之評估結果，包含實施例之氧化鋁質燒結體之粉碎球顯現出較高之摩耗特性，即，濕式粉碎測試下之摩耗率全部為0.3%/h以下。又，於乾式粉碎測試中摩耗率亦全部為0.39%以下，且未見球之破裂、龜裂、缺損，從而可確認具有較高之摩耗特性及耐衝擊性。再者，比較例6之「※」與[表1]之情形同樣，表示因孔隙率較高而無法測定。
[表1]
   No. SiO2 ＋CaO ＋MgO (重量%) 無法避免的雜質量(重量%) 經微粉碎/分散之粒子 燒成溫度(℃) 孔隙率(%) 玻璃相之組成比 玻璃相 結晶粒徑
平均粒徑(μm) 最大粒徑 (μm) Al2 O3 (重量%) SiO2 (重量%) CaO (重量%) MgO (重量%) 平均直徑(μm) 含有比率(%) 平均結晶粒徑(μm) 最大結晶粒徑(μm)
實施例 1 8.5 0.4 0.5 2.2 1490 0.7 20.1 73.6 2.2 4.1 0.4 4.5 0.93 4.7
2 5.9 0.5 0.5 2.0 1410 1.1 17.3 77.8 2.1 2.8 0.4 6.3 0.98 4.0
3 6.9 0.3 0.4 2.1 1320 2.8 20.7 69.6 3.3 6.4 0.2 3.1 0.82 3.9
4 5.3 0.5 0.8 2.3 1520 0.6 19.2 73.0 2.8 5.0 0.3 8.9 1.31 5.8
5 6.3 0.3 0.5 2.0 1550 1.9 18.3 73.4 3.1 5.2 0.3 3.9 0.91 4.1
6 6.3 0.3 0.6 2.2 1510 0.5 16.1 76.8 4.1 3.0 0.3 4.1 1.05 5.3
7 6.8 0.3 0.5 2.0 1540 0.9 22.5 65.2 4.6 7.7 0.4 5.6 1.12 6.0
8 5.8 0.5 0.7 2.5 1580 0.5 19.5 75.5 2.1 2.9 0.5 9.6 1.43 5.6
9 7.5 0.4 0.4 1.8 1480 0.9 16.3 78.8 2.3 2.6 0.2 4.0 0.91 5.3
10 6.0 0.2 0.6 2.5 1550 0.6 22.8 68.5 3.9 4.8 0.5 7.9 1.20 5.0
11 6.9 0.4 0.4 1.7 1400 1.5 17.9 74.0 5.9 2.2 0.2 3.5 0.88 3.8
12 9.5 0.4 0.5 1.6 1420 0.4 18.3 74.3 4.8 2.6 0.4 8.9 0.91 4.8
13 7.1 0.5 0.4 2.2 1590 0.6 21.2 69.5 5.7 3.6 0.5 7.9 1.83 5.9
比較例 1 6.7 0.7 0.5 2.1 1550 0.1 20.7 75.0 2.2 2.1 0.6 8.7 1.71 7.9
2 5.9 0.4 0.3 1.5 1620 0.5 22.6 65.9 4.3 7.2 0.6 6.7 2.32 9.1
3 4.2 0.4 0.5 1.9 1350 3.8 19.5 71.9 2.4 6.2 0.4 3.1 0.83 4.7
4 7.8 0.4 0.6 2.4 1420 0.8 15.2 80.1 2.4 2.3 0.4 9.2 0.85 4.6
5 5.1 0.5 0.8 2.5 1580 2.5 19.8 67.2 7.1 5.9 0.4 4.3 1.27 8.1
6 6.1 0.5 0.4 2.0 1240 7.9 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※
7 6.7 0.3 0.7 4.3 1570 3.5 17.4 75.5 5.8 1.3 0.5 14.1 1.91 8.2
8 5.2 0.3 0.5 2.1 1510 1.2 22.4 63.9 5.8 7.9 0.3 6.9 1.05 7.3
9 8.6 0.5 1.0 3.4 1410 4.1 18.1 73.4 3.1 5.4 0.7 7.4 1.28 6.8
10 6.1 0.4 0.6 1.9 1550 1.6 20.9 66.6 3.8 8.7 0.5 4.7 1.05 3.9
11 5.9 0.4 0.5 2.1 1530 0.6 15.7 78.9 2.5 2.9 0.3 4.1 0.91 5.1
12 11.3 0.3 0.6 2.3 1500 0.7 21.3 72.0 3.2 3.5 0.7 11.2 0.91 5.8
13 5.8 0.4 0.5 2.2 1490 0.9 22.1 69.8 1.4 6.7 0.5 5.4 0.90 5.9
14 8.1 0.5 0.4 2.3 1480 0.9 24.1 66.5 5.1 4.3 0.4 8.7 0.81 6.6
15 6.3 0.3 0.5 2.0 1470 1.0 19.3 72.4 3.1 5.2 0.8 4.0 0.83 8.7
16 5.9 0.5 0.5 2.0 1410 1.2 17.2 77.7 2.2 2.9 0.3 2.8 0.97 3.8
17 7.5 0.4 0.4 1.8 1280 3.0 16.4 78.9 2.4 2.3 0.2 4.0 0.76 2.8
[表2]
   No.
Figure 02_image009
1 mm之球 濕式粉碎測試
Figure 02_image009
20 mm之球 乾式粉碎測試
摩耗率(%/h) 摩耗率(%) 有無破裂/龜裂/缺損
實施例 1 0.16 0.25 無
2 0.17 0.28 無
3 0.14 0.38 無
4 0.29 0.25 無
5 0.14 0.31 無
6 0.22 0.26 無
7 0.27 0.27 無
8 0.25 0.39 無
9 0.15 0.22 無
10 0.30 0.29 無
11 0.13 0.32 無
12 0.25 0.29 無
13 0.30 0.20 無
比較例 1 1.5 1.7 有
2 4.5 2.8 有
3 2.1 1.5 有
4 1.0 0.56 有
5 1.7 0.52 有
6 ※ ※ ※
7 3.9 2.5 有
8 5.1 0.41 有
9 3.7 3.9 有
10 4.0 0.45 有
11 6.0 1.5 有
12 2.9 3.2 有
13 0.65 2.7 有
14 2.8 3.2 有
15 1.9 2.1 有
16 3.1 2.9 有
17 1.2 3.1 有
圖1係實施例6及比較例8之電子顯微鏡拍攝影像(已實施熱蝕刻之影像)。 圖2係實施例6及比較例8之電子顯微鏡拍攝影像(HF(Hydrofluoric Acid，氫氟酸)處理後之影像)。

Claims (6)

  1. 一種耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其特徵在於滿足下述要件a)~h)：a)含有89.5~95.0重量%之Al2O3，含有合計為5.0~10.0重量%之SiO2、CaO及MgO；b)當將形成氧化鋁結晶粒界之玻璃相之Al2O3、SiO2、CaO及MgO的合計含量設為100重量%時，Al2O3：16.0~23.0重量%、SiO2：65.0~79.0重量%、CaO：2.0~6.0重量%、MgO：2.0~8.0重量%；c)無法避免的雜質為0.5重量%以下；d)孔隙率為3.0%以下；e)生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之平均直徑為0.5μm以下；f)生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之含有比率占整個氧化鋁質燒結體之3.0~10.0%；g)氧化鋁質燒結體之平均結晶粒徑為0.8~2.0μm；h)氧化鋁質燒結體之最大結晶粒徑為6.0μm以下。
  2. 如請求項1之耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其中生成於氧化鋁結晶粒界之玻璃相之平均直徑為0.4μm以下。
  3. 如請求項1或2之耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其中氧化鋁質燒結體之平均結晶粒徑為0.8μm~1.5μm。
  4. 如請求項1或2之耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其中氧化鋁質燒結體之 最大結晶粒徑為5.0μm以下。
  5. 如請求項1或2之耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其中當將形成氧化鋁結晶粒界之玻璃相之Al2O3、SiO2、CaO及MgO的合計含量設為100重量%時，CaO之比率為2.0~4.0重量%。
  6. 如請求項1或2之耐摩耗性氧化鋁質燒結體，其係粉碎用球。
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