JP2019081704A - 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート - Google Patents
配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019081704A JP2019081704A JP2019031456A JP2019031456A JP2019081704A JP 2019081704 A JP2019081704 A JP 2019081704A JP 2019031456 A JP2019031456 A JP 2019031456A JP 2019031456 A JP2019031456 A JP 2019031456A JP 2019081704 A JP2019081704 A JP 2019081704A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- sheet
- sintered body
- ceramic sintered
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/638—Removal thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5292—Flakes, platelets or plates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5296—Constituents or additives characterised by their shapes with a defined aspect ratio, e.g. indicating sphericity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6025—Tape casting, e.g. with a doctor blade
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6028—Shaping around a core which is removed later
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6586—Processes characterised by the flow of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/787—Oriented grains
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Abstract
【課題】配向セラミック焼結体の表面の結晶方位が内部の結晶方位とずれるのを抑制する。【解決手段】本発明の配向セラミック焼結体の製法は、(a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、(b)セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、一対の離型シートを介してセラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、を含む。離型シートは、厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後のステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下のものである。【選択図】なし
Description
本発明は、配向セラミック焼結体の製法及びフラットシートに関する。
セラミックスの焼成方法として、セラミックス粉体あるいはセラミックス成形体を高温下で加圧しながら焼成するホットプレス法が知られている。ホットプレス法でセラミックスを製造する場合、一般的には試料とプレス部材の保護のために、試料間にスペーサーが配置される。このスペーサーは、他部材との熱膨張率差による応力集中を避けるために他部材と同一の材質を用いることが多い。例えば不活性雰囲気では部材はすべて黒鉛製に、酸化雰囲気ではすべてアルミナか炭化ケイ素とするのが一般的である。しかし、この手法では試料とスペーサーが直接接触するため、試料とスペーサーが反応し、固着したりスペーサーが割れたりする問題があった。そのため、試料とスペーサーの間に離型材を設ける手法が提案されている(例えば特許文献1〜3)。
しかしながら、これらの手法を用いて配向セラミック焼結体を製造しようとすると、ホットプレス焼成時の加圧により離型材表面がうねってしまい、その影響で配向セラミックスのうち離型材に接している表面の結晶方位がずれるという問題があった。こうした問題は、特許文献3に記載の膨張黒鉛からなる離型シートを使用した場合にもみられた。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、配向セラミック焼結体の表面の結晶方位が内部の結晶方位とずれるのを抑制することを主目的とする。
本発明の配向セラミック焼結体の製法は、
(a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、
を含み、
前記離型シートは、厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後の前記ステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下のものである。
(a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、
を含み、
前記離型シートは、厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後の前記ステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下のものである。
この製法では、離型シートとして、上述した条件で測定した断面曲線の最大断面高さPtが0.8μm以下(好ましくは0.5μm以下)のものを使用する。そのため、ホットプレス焼成によって得られる配向セラミック焼結体の表面がうねることがなく、表面の結晶方位が内部の結晶方位とずれるのを抑制することができる。したがって、良質な配向セラミック焼結体が得られる。
本発明の配向セラミック焼結体の製法は、
(a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、
を含むものである。
(a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、
を含むものである。
工程(a)では、配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する。例えば、板状セラミック粉末と平均粒径が板状セラミック粉末よりも小さい微細セラミック粉末とを混合した混合セラミック粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリー前を成形してセラミック成形体を作製してもよい。この場合、工程(b)でホットプレス焼成を行う前にセラミック成形体を脱脂してもよい。脱脂温度は、セラミック成形体に含まれる有機物が熱により除去される温度に設定すればよい。
板状セラミック粉末としては、例えばアスペクト比が3以上のものが好ましい。アスペクト比は、平均粒径/平均厚さである。ここで、平均粒径は、粒子板面の長軸長の平均値、平均厚さは、粒子の短軸長の平均値である。これらの値は、走査型電子顕微鏡(SEM)で板状セラミック粉末中の任意の粒子100個を観察して決定する。配向セラミックとしては、アルミナ、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ZnO、BaTiO3、(K,Na)NbO3などが知られているが、このうち配向アルミナ焼結体を作製する際に本発明の製法が特に好適である。図1は、板状アルミナ粒子の模式図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。板状アルミナ粒子は、平面視したときの形状が略六角形状であり、その粒径は図1(a)に示したとおりであり、厚みは図1(b)に示したとおりである。アスペクト比が3以上の板状アルミナ粉末を使用することにより、最終的に得られるアルミナ焼結体の配向度が高くなる。板状アルミナ粉末の平均粒径は、高配向化の観点からは大きい方が好ましく、1.5μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましく、15μm以上が特に好ましい。但し、緻密化の観点からは小さい方が好ましく、30μm以下が好ましい。こうしたことから、高配向と緻密化を両立するには平均粒径が1.5μm〜20μmであることが好ましい。板状アルミナ粉末は高純度のものを用いることが好ましい。板状アルミナ粉末の純度は99質量%以上が好ましく、99.9質量%以上がより好ましく、99.99質量%以上が更に好ましい。但し、焼成中に揮発消失する不純物は含んでいてもよい。
微細セラミック粉末は、平均粒径が板状セラミック粉末よりも小さい粉末であり、板状セラミック粉末と同種のものを用いる。板状セラミック粉末と微細セラミック粉末とを混合した混合セラミック粉末を用いることで、成形時に板状セラミック粒子が配向しやすくなる。また、焼成時に、板状セラミック粉末が種結晶(テンプレート)となり、微細セラミック粉末がマトリックスとなって、テンプレートがマトリックスを取り込みながらホモエピタキシャル成長する。こうした製法は、TGG(Templated Grain Growth)法と呼ばれる。配向アルミナ焼結体を作成する場合、板状アルミナ粉末と微細アルミナ粉末との混合割合は、質量比でT:(100−T)(Tは0.001〜50)とすることが好ましい。Tが0.001未満だと得られるアルミナ焼結体の配向度が高くなりにくく、50を超えるとアルミナが焼結しにくくなるおそれがあるからである。配向度の観点ではTは0.1以上が好ましい。一方、焼結性の観点ではTは15以下が好ましい。配向度と焼結性を両立させる観点では、Tは0.1〜15が好ましい。TGG法でアルミナ焼結体を作製する工程の模式図を図2に示す。TGG法では、板状アルミナ粉末と微細アルミナ粉末の粒径や混合比によって、得られるアルミナ焼結体の特性を制御することができる。
バインダーとしては、例えばエチルセルロース系あるいはブチラール系の有機化合物が挙げられる。分散媒としては、例えば2−エチルヘキサノール、オクタノール、ターピネオール、ブチルカルビトール、キシレン等の芳香族化合物、アルコール類などが挙げられ、単独あるいは複数種組み合わせて使用できる。その他に可塑剤や分散剤、焼結助剤などを添加してもよい。可塑剤としては、例えばフタル酸エステルやアジピン酸エステル等の有機化合物が挙げられ、分散剤としては、例えばトリオレイン酸ソルビタンなどの多価アルコールと脂肪酸とのエステルが挙げられる。焼結助剤としては、例えばセラミックがアルミナの場合、AlF3、MgO、MgF2、V2O3、CaO、CuO、La2O3などが挙げられ、単独あるいは複数種組合わせて添加できる。
工程(b)で使用する離型シートは、その離型シートを厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後のステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下(好ましくは0.5μm以下)のものである。断面曲線の最大断面高さPtが0.8μmを超える離型シートをホットプレス焼成に適用すると、得られるセラミック焼結体の表面付近の結晶方位が傾斜してしまい、配向性が悪化してしまう。離型シートは、このように測定したときの断面曲線の最大断面高さPtの値が0.8μm以下のもので、ホットプレス焼成炉の構成部材と反応せずセラミック成形体の特性を劣化させない材料であれば特に限定されるものではなく、例えば金属箔であってもよいし、離型シート原料粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーを成形して作製した成形シートであってもよい。離型シートの厚みは、特に限定されるものではないが、ホットプレス焼成炉の大きさが同じであれば離型シートの厚みが薄い方がより多くのセラミック成形体を焼成することができる。
離型シートとして成形シートを用いる場合、その成形方法としては、例えばテープ成形、押出成形、鋳込み成型、射出成形、一軸プレス成形等が挙げられるが、このうちテープ成形が好ましい。バインダーや分散媒の具体例については、上述したとおりである。また、その他に可塑剤や分散剤などを添加してもよいが、その具体例についても、上述したとおりである。成形シートの空隙率は、10〜53%であることが好ましく、特に、成形シートの空隙率は、20〜52%であることが好ましい。空隙率が下限値を下回ると、成形シートが硬すぎてホットプレス時に割れやクラックが生じやすく、配向セラミック成形体の性能に悪影響を及ぼすおそれがあるため好ましくない。空隙率が上限値を上回ると、成形シートの形状を保持することが困難となるため好ましくない。離型シートとして成形シートを用いる場合、工程(b)でホットプレス焼成を行う前に離型シートを脱脂してもよい。脱脂温度は、離型シートに含まれる有機物が熱により除去される温度に設定すればよい。セラミック成形体も脱脂が必要な場合には、セラミック成形体を一対の成形シートで挟んだ状態で両者を同時に脱脂してもよいし、セラミック成形体と一対の成形シートとを別々に脱脂してもよい。ホットプレス焼成炉が黒鉛炉で、セラミックがアルミナの場合、成形シートの材質は炭素(例えば無定形炭素や非晶質カーボン、グラファイトなど)又は窒化ホウ素であることが、黒鉛やアルミナと反応しづらいため好ましい。成形シートが黒鉛やアルミナと反応するのを防止する観点から、炭素や窒化ホウ素は高純度であることが好ましい。成形シートの材質が炭素の場合、比表面積が大きい無定形炭素などを用いると分散性が悪くテープ成形しづらい。このため、成形しやすさの観点では非晶質カーボンやグラファイトが好ましく、特にグラファイトが好ましい。但し、成形シートの材質を高純度の炭素や窒化ホウ素としたとしてもアルミナからのAl等が成形シートに僅かに拡散すると考えられるため、成形シートの厚みを10μm以上にするのが好ましい。こうすれば、成形シートが黒鉛炉の構成部材(スペーサやパンチなど)に固着するのを確実に回避することができる。成形シートの材質が炭素の場合、炭素粒子の平均粒径が成形シートの厚さの90%以下であると成形シートの強度が高まり、ハンドリング性の観点で好ましい。また、グラファイトの成形シートを用いる場合、板状のグラファイト粉末を用いることで脱脂した後の成形シートの強度が高まり、ハンドリング性の観点で好ましい。特に、ドクターブレード法などを用いたせん断力をかけながら成形する方法で離型シートを作製することで強度を更に高めることができる。成形シートの材質が炭素の場合、工程(c)では、ホットプレス焼成後、成形シートが表面に固着した配向セラミック焼結体をホットプレス焼成炉から取り出し、成形シートを燃焼除去してもよい。こうすれば、成形シートを比較的容易に除去することができる。
工程(b)では、セラミック成形体を前記一対の離型シートで挟んで、ホットプレス焼成炉内に配置し、一対の離型シートを介してセラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る。この場合、離型シートとパンチとの間にスペーサを介在させてもよい。また、複数のセラミック成形体を焼成する場合、任意の位置に離型シートと接するようにスペーサを配置しても良い。ホットプレス焼成炉の一例である黒鉛炉10の断面図を図3に示す。黒鉛炉10は、ヒータ機能を有する黒鉛モールド12と、その黒鉛モールド12の内部に配置され縦に2分割された黒鉛スリーブ14とを備えている。セラミック成形体16をこの黒鉛炉10でホットプレス焼成する場合、セラミック成形体16を一対の離型シート18,18で挟み、更に一対の黒鉛スペーサ20,20で挟んだ状態で黒鉛スリーブ14の内部に配置し、一対の黒鉛パンチ22,22でセラミック成形体16を加圧しながら加熱する。セラミックがアルミナの場合、ホットプレス焼成における焼成雰囲気は特に限定されないが、窒素、Ar等の不活性ガス、又は真空雰囲気が好ましい。圧力は、50kgf/cm2以上が好ましく、200kgf/cm2以上がより好ましい。焼成温度(最高到達温度)は1700〜2050℃が好ましく、1750〜2000℃がより好ましい。最高到達温度からの降温時において、所定温度(1000〜1400℃(好ましくは1100〜1300℃)の範囲で設定された温度)まで50kgf/cm2以上のプレス圧を印加することが好ましい。このようにすることで、得られる焼結体の透明性を高めることができる。最高到達温度でのキープ終了後、直ちに除圧してもある程度の透明性を得ることができるが、プレス圧を印加し続けたまま所定温度まで降温する方が透明性を高くすることができる。また、所定温度未満の温度域では50kgf/cm2未満の圧力まで除圧することが好ましい。このようにすることで、焼結体中にクラックが入ることを抑制することができる。プレス圧の除圧のタイミングは透明性の観点とクラック抑制の観点からきわめて重要である。これらを両立する除圧のタイミングとしては、降温中の1200℃が特に好ましい。
本発明の製法によって得られる配向セラミック焼結体は、表面の結晶方位が内部の結晶方位とずれていないものである。結晶方位は、チルト角すなわち配向セラミック焼結体の露出面をX線ロッキングカーブ法(オメガスキャン)で測定したX線ロッキングカーブの半値幅(XRC・FWHM)によって評価することができる。配向アルミナ焼結体の場合のチルト角を図4に示す。表面の結晶方位が内部の結晶方位とずれていないとは、表面のXRC・FWHMと内部のXRC・FWHMとの角度差が3℃以下、好ましくは1°以下、より好ましくは0.5°以下、更に好ましくは0.2°以下であることをいう。本発明の製法によって得られた配向セラミック焼結体は、光学素子や光学素子用下地基板、エピタキシャル成長用基板、静電チャックなどに用いることができる。光学素子、光学素子用下地基板としては、例えばLED、LD、太陽電池、センサ、フォトダイオード、光学部材、窓材等が挙げられる。
本発明のフラットシートは、該フラットシートを厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後のステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下(好ましくは0.5μm以下)のものである。このフラットシートの材質は、炭素又は窒化ホウ素であることが好ましい。このフラットシートの空隙率は、10〜53%であることが好ましい。離型シートとして成形シートを用いる場合、その成形方法としては、例えばテープ成形、押出成形、鋳込み成型、射出成形、一軸プレス成形等が挙げられるが、このうちテープ成形が好ましい。成形シートの材質が炭素の場合、炭素粒子の平均粒径が成形シートの厚さの90%以下であると成形シートの強度が高まり、ハンドリング性の観点で好ましい。また、グラファイトの成形シートを用いる場合、板状のグラファイト粉末を用いることで脱脂した後の成形シートの強度が高まり、ハンドリング性の観点で好ましい。特に、ドクターブレード法などを用いたせん断力をかけながら成形する方法で離型シートを作製することで強度を更に高めることができる。このフラットシートは、ホットプレス焼成する際の離型シート、特に上述した配向セラミック焼結体の製法で使用する離型シート、に用いるのに適している。このフラットシートは、その他の焼成体であって表面の平滑性が要求されるものを製造する場合にも、離型シートとして用いることができる。例えば、金属、非酸化物セラミック、酸化物セラミック、シリコンウエハーやサファイア等の単結晶材料及びそれらの複合体を加圧焼成したり常圧段積み焼成したりする場合に用いることができる。なお、常圧段積み焼成は、焼成体の固着を防ぎつつ窯詰め量を多くしたい場合に採用される。
[実験例1]
1.アルミナ焼結体の作製
(1)アルミナ成形体の作製
市販の板状アルミナ粉末(YFA10030、キンセイマテック製、平均粒径10μm、平均厚み0.35μm、アスペクト比29)0.5質量部と、微細なアルミナ粉末(TM−DAR、平均粒径0.1μm、大明化学製)99.5質量部とを混合し、混合アルミナ粉末とした。板状アルミナ粉末と微細なアルミナ粉末との質量比をT:(100−T)で表すとT=0.5である。この混合アルミナ粉末100質量部に対し、酸化マグネシウム(500A、宇部マテリアルズ製)0.0125質量部(125質量ppm)と、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)7.8質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)3.9質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)2質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが20μmとなるようにテープ成形した。得られたテープを直径50.8mm(2インチ)の円形に切断した後150枚積層した。
1.アルミナ焼結体の作製
(1)アルミナ成形体の作製
市販の板状アルミナ粉末(YFA10030、キンセイマテック製、平均粒径10μm、平均厚み0.35μm、アスペクト比29)0.5質量部と、微細なアルミナ粉末(TM−DAR、平均粒径0.1μm、大明化学製)99.5質量部とを混合し、混合アルミナ粉末とした。板状アルミナ粉末と微細なアルミナ粉末との質量比をT:(100−T)で表すとT=0.5である。この混合アルミナ粉末100質量部に対し、酸化マグネシウム(500A、宇部マテリアルズ製)0.0125質量部(125質量ppm)と、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)7.8質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)3.9質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)2質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが20μmとなるようにテープ成形した。得られたテープを直径50.8mm(2インチ)の円形に切断した後150枚積層した。
(2)離型シートの作製
市販のグラファイト粉末(SG−BH8、伊藤黒鉛工業製、平均粒径8μm)100質量部に対し、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)16質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)8質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)3質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが200μmとなるようにテープ成形し、成形シート(フラットシート)を得た。この成形シートは、後述するように離型シートとして使用した。
市販のグラファイト粉末(SG−BH8、伊藤黒鉛工業製、平均粒径8μm)100質量部に対し、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)16質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)8質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)3質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが200μmとなるようにテープ成形し、成形シート(フラットシート)を得た。この成形シートは、後述するように離型シートとして使用した。
得られた成形シートの最大断面高さPtを以下のようにして測定した。すなわち、成形シートを厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟み、片面を厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せ、真空パックした後、200kg/cm2で静水圧プレスを行った。その後、成形シートの静水圧プレス時のステンレス鋼板側と反対側の面に対して断面曲線を測定した。測定には小型形状粗さ測定機(Taylor−Hobson社製、「Form Talysurf plus」)を使用し、測定長は5mmとした。その結果、最大断面高さPtは0.355μmであった。
また、得られた成形シートの空隙率を以下のようにして測定した。すなわち、テープ成形後の成形体を30mm×60mmに切断して重量を測定し、以下の式にて求めた。
空隙率〔%〕=100−{(測定重量X)/(理論重量Y)×100}
(理論重量Y)={(グラファイト比重g/cm3)×a/100
+(バインダー比重g/cm3)×b/100
+(可塑剤比重g/cm3)×c/100
+(分散剤比重g/cm3)×d/100}×切り出し片体積(cm3)
a:添加したグラファイト粉末の質量分率(%)
b:添加したバインダーの質量分率(%)
c:添加した可塑剤の質量分率(%)
d:添加した分散剤の質量分率(%)
測定の結果、本成形シートの空隙率は40.6%であった。なお、実験例1の成形シートの最大断面積高さPtと空隙率を表1に示す。
空隙率〔%〕=100−{(測定重量X)/(理論重量Y)×100}
(理論重量Y)={(グラファイト比重g/cm3)×a/100
+(バインダー比重g/cm3)×b/100
+(可塑剤比重g/cm3)×c/100
+(分散剤比重g/cm3)×d/100}×切り出し片体積(cm3)
a:添加したグラファイト粉末の質量分率(%)
b:添加したバインダーの質量分率(%)
c:添加した可塑剤の質量分率(%)
d:添加した分散剤の質量分率(%)
測定の結果、本成形シートの空隙率は40.6%であった。なお、実験例1の成形シートの最大断面積高さPtと空隙率を表1に示す。
(3)脱脂
成形シートを、アルミナ成形体と同サイズの円盤状に切り抜いた後、アルミナ成形体の両面に重ね、厚さ10mmのAl板の上に載置した後、パッケージに入れて内部を真空にすることで真空パックとした。この真空パックを85℃の温水中で100kgf/cm2の圧力にて静水圧プレスを行い、成形シート/円板状の成形体/成形シート(3層構造)を得た。格子状のアルミナセッターで挟んだ状態で脱脂炉中に入れ、440℃で10時間の条件で脱脂を行った。なお、成形シートのうちアルミナ成形体と接触させる面は、テープ成形時のPETフィルム側とは反対側の面とした。これにより、アルミナ成形体は脱脂されてアルミナ脱脂体となり、成形シートは脱脂されてグラファイト脱脂体となった。その結果、円盤状のグラファイト脱脂体/アルミナ脱脂体/グラファイト脱脂体(3層構造)を得た。
成形シートを、アルミナ成形体と同サイズの円盤状に切り抜いた後、アルミナ成形体の両面に重ね、厚さ10mmのAl板の上に載置した後、パッケージに入れて内部を真空にすることで真空パックとした。この真空パックを85℃の温水中で100kgf/cm2の圧力にて静水圧プレスを行い、成形シート/円板状の成形体/成形シート(3層構造)を得た。格子状のアルミナセッターで挟んだ状態で脱脂炉中に入れ、440℃で10時間の条件で脱脂を行った。なお、成形シートのうちアルミナ成形体と接触させる面は、テープ成形時のPETフィルム側とは反対側の面とした。これにより、アルミナ成形体は脱脂されてアルミナ脱脂体となり、成形シートは脱脂されてグラファイト脱脂体となった。その結果、円盤状のグラファイト脱脂体/アルミナ脱脂体/グラファイト脱脂体(3層構造)を得た。
(4)焼成
3層構造のグラファイト脱脂体/アルミナ脱脂体/グラファイト脱脂体を図3の黒鉛炉10にてホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成し、アルミナ焼結体を得た。なお、焼成温度から降温する際に1200℃までプレス圧を維持し、1200℃未満の温度域ではプレス圧をゼロに開放した。この際、アルミナ焼結体の両面にはグラファイト焼成体が固着していたが、黒鉛炉10の構成部材(黒鉛スリーブ14、黒鉛スペーサ20、黒鉛パンチ22など)にはアルミナ焼結体もグラファイト焼成体も固着していなかった。
3層構造のグラファイト脱脂体/アルミナ脱脂体/グラファイト脱脂体を図3の黒鉛炉10にてホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成し、アルミナ焼結体を得た。なお、焼成温度から降温する際に1200℃までプレス圧を維持し、1200℃未満の温度域ではプレス圧をゼロに開放した。この際、アルミナ焼結体の両面にはグラファイト焼成体が固着していたが、黒鉛炉10の構成部材(黒鉛スリーブ14、黒鉛スペーサ20、黒鉛パンチ22など)にはアルミナ焼結体もグラファイト焼成体も固着していなかった。
(5)グラファイト焼成体の除去
両面にグラファイト焼成体が固着したアルミナ焼結体を電気炉に入れ、大気中1000℃で1時間熱処理を行い、グラファイト焼成体を燃焼除去した。これにより、アルミナ焼結体を得た。
両面にグラファイト焼成体が固着したアルミナ焼結体を電気炉に入れ、大気中1000℃で1時間熱処理を行い、グラファイト焼成体を燃焼除去した。これにより、アルミナ焼結体を得た。
2.アルミナ焼結体のXRC・FWHM
アルミナ焼結体の表面のロッキングカーブを以下にようにして測定した。すなわち、アルミナ焼結体の最表面(c面配向度測定と同じ面)に対し、図5のようにX線源と検出器を連動させてスキャンし、得られたカーブの半値幅(XRC・FWHM)を測定した。このように2θ(検出器と入射X線とのなす角度)の値をその回折ピーク位置に固定し、ω(試料基板面と入射X線とのなす角度)のみ走査する測定方法をロッキングカーブ測定とよぶ。装置はリガク製、RINT−TTR IIIを用い、CuKα線を用いて電圧50kV、電流300mAという条件でωの走査範囲を3.8°〜38.8°とした。実験例1のアルミナ焼結体の最表面のXRC・FWHMは2.1°であった。次に、アルミナ基板の最表面を♯400で100μm研削した後、研削面を同様の方法で測定したところ、XRC・FWHMは2.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
アルミナ焼結体の表面のロッキングカーブを以下にようにして測定した。すなわち、アルミナ焼結体の最表面(c面配向度測定と同じ面)に対し、図5のようにX線源と検出器を連動させてスキャンし、得られたカーブの半値幅(XRC・FWHM)を測定した。このように2θ(検出器と入射X線とのなす角度)の値をその回折ピーク位置に固定し、ω(試料基板面と入射X線とのなす角度)のみ走査する測定方法をロッキングカーブ測定とよぶ。装置はリガク製、RINT−TTR IIIを用い、CuKα線を用いて電圧50kV、電流300mAという条件でωの走査範囲を3.8°〜38.8°とした。実験例1のアルミナ焼結体の最表面のXRC・FWHMは2.1°であった。次に、アルミナ基板の最表面を♯400で100μm研削した後、研削面を同様の方法で測定したところ、XRC・FWHMは2.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
[実験例2]
実験例2では、市販の板状グラファイト粉末(SGP−3、SECカーボン、平均粒径3μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例2の成形シートは、最大断面高さPtが0.378μm、空隙率が51.6%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが2.1°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも2.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
実験例2では、市販の板状グラファイト粉末(SGP−3、SECカーボン、平均粒径3μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例2の成形シートは、最大断面高さPtが0.378μm、空隙率が51.6%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが2.1°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも2.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
[実験例3]
実験例1、2では、成形シートの原料として市販のグラファイト粉末を使用したが、実験例3では、その代わりに、市販の窒化ホウ素(USP−S2、昭和電工製、平均粒径0.6μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例3の成形シートは、最大断面高さPtが0.413μm、空隙率が25.3%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが2.2°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも2.2°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
実験例1、2では、成形シートの原料として市販のグラファイト粉末を使用したが、実験例3では、その代わりに、市販の窒化ホウ素(USP−S2、昭和電工製、平均粒径0.6μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例3の成形シートは、最大断面高さPtが0.413μm、空隙率が25.3%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが2.2°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも2.2°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
[実験例4]
実験例4では、成形シートの原料として市販の窒化ホウ素(FS−1、水島合金鉄製、平均粒径0.5μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例4の成形シートは、最大断面高さPtが0.784μm、空隙率が36.4%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが3.2°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも3.2°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
実験例4では、成形シートの原料として市販の窒化ホウ素(FS−1、水島合金鉄製、平均粒径0.5μm)を使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例4の成形シートは、最大断面高さPtが0.784μm、空隙率が36.4%であった(下記表1参照)。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが3.2°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMも3.2°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体であり、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と同じであった。
[実験例5]
実験例5では、成形シートを作製する代わりに、市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL−400、日本カーボン製)を離型シートとして使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例5の離型シートは、最大断面高さPtが1.074μm、空隙率が53.8%であった(下記表1参照)。この膨張黒鉛シートの空隙率は前出の式において、a=100、b=0、c=0、d=0として計算した。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが11.8°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMは6.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体ではあるものの、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と大きくずれていた。
実験例5では、成形シートを作製する代わりに、市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL−400、日本カーボン製)を離型シートとして使用した。それ以外は、実験例1と同様にしてアルミナ焼結体を作製した。実験例5の離型シートは、最大断面高さPtが1.074μm、空隙率が53.8%であった(下記表1参照)。この膨張黒鉛シートの空隙率は前出の式において、a=100、b=0、c=0、d=0として計算した。また、アルミナ焼結体は、最表面のXRC・FWHMが11.8°、100μm研削した後の面(内部)のXRC・FWHMは6.1°であった(下記表1参照)。このことから、得られたアルミナ焼結体は配向アルミナ焼結体ではあるものの、アルミナ焼結体の表面の結晶方位は内部の結晶方位と大きくずれていた。
なお、実験例1〜4が本発明の実施例に相当し、実験例5が比較例に相当する。本発明は、上述した実験例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
本出願は、2017年10月27日に出願された日本国特許出願第2017−207783号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明は、例えば光学素子や光学素子用下地基板、エピタキシャル成長用基板、静電チャックなどに利用可能である。
10 黒鉛炉、12 黒鉛モールド、14 黒鉛スリーブ、16 セラミック成形体、18 離型シート、20 黒鉛スペーサ、22 黒鉛パンチ。
Claims (12)
- (a)配向セラミック焼結体に焼成する前のセラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して配向セラミック焼結体を得る工程と、
を含む配向セラミック焼結体の製法であって、
前記離型シートは、厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後の前記ステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下のものである、
配向セラミック焼結体の製法。 - 前記工程(a)では、板状セラミック粉末と平均粒径が前記板状セラミック粉末よりも小さい微細セラミック粉末とを混合した混合セラミック粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーを成形して前記セラミック成形体を作製し、
前記工程(b)では、ホットプレス焼成前に前記セラミック成形体を脱脂する、
請求項1に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記離型シートは、離型シート原料粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーをシート状に成形したものである、
請求項1又は2に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記離型シートは、空隙率10〜53%である、
請求項3に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記工程(b)では、前記離型シートと前記パンチとの間にスペーサを介在させる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記セラミックはアルミナである、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記ホットプレス焼成炉は、黒鉛炉であり、
前記離型シートの材質は、炭素又は窒化ホウ素である、
請求項6に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - 前記離型シートの材質は、炭素であり、
前記工程(b)では、前記ホットプレス焼成後、前記離型シートが表面に固着した前記配向セラミック焼結体を前記ホットプレス焼成炉から取り出し、前記離型シートを燃焼除去する、
請求項6又は7に記載の配向セラミック焼結体の製法。 - フラットシートであって、
前記フラットシートを厚み75μmで表面の算術平均粗さRaが0.03μmのPETフィルムで挟んだ後、厚み10mmで表面の算術平均粗さRaが0.29μmのステンレス鋼板に載せて真空パックし、200kg/cm2で静水圧プレスを行った後の前記ステンレス鋼板側とは反対側の面の断面曲線の最大断面高さPtが、0.8μm以下のものである、
フラットシート。 - 前記フラットシートの材質は、炭素又は窒化ホウ素である、
請求項9に記載のフラットシート。 - 前記フラットシートの空隙率は、10〜53%である、
請求項10に記載のフラットシート。 - ホットプレス焼成する際の離型シートに用いられる、
請求項9〜11のいずれか1項に記載のフラットシート。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017207783 | 2017-10-27 | ||
JP2017207783 | 2017-10-27 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018567325A Division JP6490881B1 (ja) | 2017-10-27 | 2018-10-24 | 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019081704A true JP2019081704A (ja) | 2019-05-30 |
JP2019081704A5 JP2019081704A5 (ja) | 2021-09-09 |
Family
ID=66246643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019031456A Pending JP2019081704A (ja) | 2017-10-27 | 2019-02-25 | 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200216364A1 (ja) |
JP (1) | JP2019081704A (ja) |
CN (1) | CN111278792B (ja) |
WO (1) | WO2019082916A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210103155A (ko) * | 2020-02-13 | 2021-08-23 | (주)삼양세라텍 | 세라믹 소결체 제조방법 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114873999B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-10-27 | 常熟佳合显示科技有限公司 | 一种陶瓷材料的热处理方法及用于陶瓷材料热处理的脱模纸 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02279569A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-11-15 | W R Grace & Co | 窒化ホウ素シート |
JP2007204299A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Kaneka Corp | グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの製造方法 |
WO2008015952A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Feuille de démoulage |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4556526A (en) * | 1980-03-25 | 1985-12-03 | Ube Industries, Ltd. | Process for production of sintered ceramic body |
JP4559574B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-10-06 | 株式会社東芝 | 回路基板用セラミックス基板および回路基板 |
GB2375501B (en) * | 2001-05-03 | 2003-07-09 | Morgan Crucible Co | Extrusion of graphitic bodies |
JP2003026473A (ja) * | 2001-05-08 | 2003-01-29 | Murata Mfg Co Ltd | セラミックの製造方法 |
US20080248277A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-10-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic sheet, method for producing the same, and method for producing crystallographically-oriented ceramic |
JP5405084B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2014-02-05 | 株式会社カネカ | グラファイトフィルムの製造方法 |
JP5208696B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-06-12 | 日本碍子株式会社 | 板状多結晶粒子 |
JPWO2013133300A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2015-07-30 | 旭硝子株式会社 | ガラスセラミックス体、積層体、携帯型電子機器用筐体、および携帯型電子機器 |
FR2999193B1 (fr) * | 2012-12-07 | 2017-07-28 | Saint-Gobain Centre De Rech Et D'Etudes Europeen | Produit a fonction orientee. |
TWI670251B (zh) * | 2014-11-28 | 2019-09-01 | 日商日本碍子股份有限公司 | 透明氧化鋁燒結體的製法 |
JP6490881B1 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-03-27 | 日本碍子株式会社 | 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート |
-
2018
- 2018-10-24 WO PCT/JP2018/039445 patent/WO2019082916A1/ja active Application Filing
- 2018-10-24 CN CN201880055098.7A patent/CN111278792B/zh active Active
-
2019
- 2019-02-25 JP JP2019031456A patent/JP2019081704A/ja active Pending
-
2020
- 2020-03-13 US US16/818,025 patent/US20200216364A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02279569A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-11-15 | W R Grace & Co | 窒化ホウ素シート |
JP2007204299A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Kaneka Corp | グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの製造方法 |
WO2008015952A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Feuille de démoulage |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210103155A (ko) * | 2020-02-13 | 2021-08-23 | (주)삼양세라텍 | 세라믹 소결체 제조방법 |
KR102356364B1 (ko) * | 2020-02-13 | 2022-01-27 | (주)삼양세라텍 | 세라믹 소결체 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111278792A (zh) | 2020-06-12 |
US20200216364A1 (en) | 2020-07-09 |
CN111278792B (zh) | 2022-07-19 |
WO2019082916A1 (ja) | 2019-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9142439B2 (en) | Laminated structure, member for semiconductor manufacturing apparatus, and method for producing laminated structure | |
US9938444B2 (en) | Method for producing silicon nitride substrate | |
JP6691133B2 (ja) | アルミナ焼結体及び光学素子用下地基板 | |
JP7062229B2 (ja) | 板状の窒化ケイ素質焼結体およびその製造方法 | |
US20200216364A1 (en) | Oriented ceramic sintered body production method and flat sheet | |
JP6681406B2 (ja) | エピタキシャル成長用配向アルミナ基板 | |
JP6626500B2 (ja) | アルミナ焼結体及び光学素子用下地基板 | |
JP6674474B2 (ja) | 静電チャック | |
JP6490881B1 (ja) | 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート | |
CN108349823B (zh) | 取向烧结体的制造方法 | |
KR101705024B1 (ko) | AlN 기판 및 그 제조 방법 | |
TWI764320B (zh) | 複合燒結體及複合燒結體的製造方法 | |
JP2019011238A (ja) | 焼成用道具材 | |
JP2797372B2 (ja) | 窒化アルミニウム基板の製造方法 | |
JPWO2020090832A1 (ja) | 窒化ケイ素基板の製造方法および窒化ケイ素基板 | |
JP2001354479A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
WO2021106533A1 (ja) | 酸化物含有セラミック焼結体の製法及び離型シート | |
JP6585536B2 (ja) | 穴付き透明アルミナ焼結体及びその製法 | |
JPH10297971A (ja) | 薄板状炭化珪素焼結体の製造方法 | |
JP2004115324A (ja) | セラミック製品用焼成台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210716 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220531 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20221122 |