JPH0292879A - セラミックス多孔体とその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、滑らかな表面を有するセラミックス多孔体と
その製造方法に関する。

〔従来の技術） 従来のセラミックス多孔体は、素焼の陶器、耐火物又は
研削砥石等のように多孔買セラミックスからなり、多孔
質材料の全体積部分が材料としての機能を発揮しており
、多孔体の表面に機能を求められるものは少なく、孔を
除くセラミックス部分の表面状態は凹凸の激しい粗いも
のであった。

しかるに、近年、真空チャックの吸着体又は耐摩耗摺動
部品等としてセラミックス多孔体を使用したいという要
求がある。

真空チャックの吸着体としてのセラミックス多孔体は、
板状のもので、背部より真空吸引することにより、前面
に被吸着物等を吸着し、その搬送や研磨加工等に用いら
れる。

又、耐摩耗摺動部品としてのセラミックス多孔体は、そ
の間気孔に潤滑油を含油させ、従前の焼結含油軸受等の
代替品として用いられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のセラミックス多孔体において
は、孔以外のセラミックス部分の表面状態が粗いため、
真空チャックの吸着体として用いる場合には、被吸着物
の表面に傷をつけたり、その加工精度の低下をもたらし
、又、耐摩耗摺動部品として用いる場合には、摺動時に
相手材料を摩耗させてしまい、使用不可能であった。

一方、セラミックス多孔体の表面状態を密にする方法と
しては、次の表面加工方法があるが、以下の理由で困難
であった。

一般に、セラミックスの表面加工は、緻密質、多孔質に
限らず、研削と研磨に分けられる。研削加工は、ダイヤ
モンド砥石によるグラインド加工であり、微小領域の観
点から見ると、セラミックス表面に砥石のダイヤモンド
を突っ込み、セラミックスを破壊しながら削り落とす。

従って、グラインド加工は、被加工物の加工部分近傍に
多大なダメージを与える。多孔質セラミックスにおいて
は、緻密質セラミックスに比べ、孔という多くの欠陥を
もつため、このダメージが深部に及び、ダメージ部分の
除去が容易でない。

研削加工後、緻密質セラミックスに研磨加工を施すこと
によって平滑な表面が得られる。研磨加工は、遊離砥粒
を用いたボリシング加工であり、セラミックス表面のう
ち、最も突出する微小な部分を塑性変形させて除去する
ことによって達成され、ダメージ部分の除去として用い
られると共に、平滑面を造出する。ボリシング加工にお
いては、砥粒粒度を粗いものから細かいものまで数段階
に分け、粗い砥粒で能率良くグラインド加工によって発
生したダメージ部分を除去し、しかる後に微小な砥粒で
表面の平滑さを達成する。

しかしながら、多孔質セラミックスに対する研磨加工に
おいては、表面に存在する孔径とボリシング加工に用い
られる遊離砥粒径がほぼ同程度になることが多く、この
ような場合は、砥粒が表面の孔に嵌まり込んでクサビと
して機能し、多孔質セラミックスの表面部分を破壊して
しまう。又、表面に砥粒が到った多孔質セラミックスは
、それ自身が砥石のようになり、研磨機の研磨布あるい
は研磨定盤を著しく損耗させる。

そこで、本発明は、真空チャックの吸着体又は耐摩耗摺
動部品等として使用し得る滑らかな表面を有するセラミ
ックス多孔体とその製造方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、本発明のセラミックス多孔体
は、孔を除くセラミックス部分の表面粗さを３μｍ以下
の滑らかな面としたものである。

前記滑らかな面は、研磨面とすることが好ましい。

又、前記セラミックス多孔体の製造方法は、焼成された
セラミックス多孔体の表面をグラインド加工した後、孔
径より十分に小さな砥粒を用いて表面粗さ３μｍ以下に
研磨する方法である。

前記焼成されたセラミックス多孔体は、孔径分布を予め
制御しておくことが好ましい。

〔作用〕

上記手段によれば、孔を除くセラミックス部分の表面の
表面粗さが３μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）となり
、これと接触又は摺動する相手部材に対して損傷又は摩
耗を与えることがない。表面粗さが３μｍを超えると、
相手部材に損傷又は摩耗を与える。

又、孔径より十分に小さな砥粒を用いることにより、砥
粒が表面の孔に嵌まり込んでクサビとして機能すること
はない。

砥粒径としては、孔径の数十分の−が望ましい。

〔実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 平均粒径０，５μｍ５純度９９．９％のアルミナ粉末１
００部に、ストイキオメトリツクスピネル０．５部、イ
オン交換水２０部、分散剤としてポリアクリル酸アンモ
ニウム２部をボットミル中に入れ、−昼夜混合してスリ
ップを得た。

予めイオン交換水で膨潤させておいたバルブチップ２０
部を上記スリップ中に投入し、更に数時間混合した。

このスリップを石膏板上に注ぎ、直径 １００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状の成形体を得た。こ
の成形体を乾燥した後、１５００℃で２時間空気中で焼
成した。

焼成体は、直径８０ｍｍ、厚さ８ｍｍで、バルブチップ
が焼散除去されて、５０μｍの開気孔が分散したアルミ
ナセラミックス多孔体となった。

この焼成されたアルミナセラミックス多孔体を、通常の
ダイヤモンド研削盤を用い、直径７５ｍｍ、厚さ７ｍｍ
にグラインド加工した。

その後、平均粒径５μｍのダイヤモンド遊離砥粒を用い
て上記円板状のアルミナセラミックス多孔体の一面を研
磨加工（ボリシング加工）した。

このアルミナセラミックス多孔体のポリシング加工した
面の表面粗さを測定したところ、孔を除くセラミックス
部分の表面粗さは、Ｒ□８１μｍであった。

上記円板状のアルミナセラミックス多孔体を、シリコン
ウェーハ研磨用真空チャックの吸着体として用い、シリ
コンウェーへの研磨を行ったところ、シリコンウェー八
に傷がつかず、加工精度の良好なウェーハが得られた。

比較のため、ボリシング加工を施さないアルミナセラミ
ックス多孔体を、上記真空チャックの吸着体として用い
、同様にシリコンウェーへの研磨を行ったところ、シリ
コンウェー八に傷がついて不良となった。この比較用ア
ルミナセラミックス多孔体の表面粗さを測定したところ
、Ｒ，、，３，５μｍであった。

実施例２ 平均粒径０．１μｍのジルコニア粉末 １００部、酸化イツトリウム６部、ポリ酢酸ビニル１部
、アセトン３０部をボットミル中に入れ、−昼夜混合し
た。

アセトンを乾燥蒸発させた後、ナイロンメツシュを通し
造粒した。

この造粒粉に直径３０μｍのアクリル球５０部を混入し
、１．５トン／ＣＩｎ２の圧力でアイソスタティックプ
レスし、外径１００ｍｍ、内径６３ｍｍ、長さ１２５ｍ
ｍの円筒状の成形体を得た。この成形体を１４５０℃で
２時間空気中で焼成し、外径８０ｍｍ、内径５０ｍｍ、
長さ１００ｍｍの焼成体とした。

この円筒状の焼成体をグラインド加工した後、内周面を
粒径１μｍのダイヤモンドｔ１！１砥粒でボリシング加
工し、その表面粗さをＲ１１，ｘＯ９５μｍとした。

上記円筒状のセラミックス多孔体の開気孔にスピンドル
油な含浸させ、回転軸の軸受に使用したところ、セラミ
ックス多孔体の摩耗も、相手材の摩耗も少なく、軸受け
として良好に使用できた。

比較のため、グラインド加工のみの円筒状のセラミック
ス多孔体を軸受として使用したところ、相手金属を摩耗
させてしまい使用不可能であった。この比較用セラミッ
クス多孔体の内周面の表面粗さは、Ｒ，、、，３，２μ
ｍであった。

なお、上記各実施例において、セラミックス多孔体の形
状を円板状又は円筒状とする場合について述べたが、こ
れに限定されるものではなく、方形板状、円柱状その他
の形状としてもよい。

又、セラミックス多孔体は、アルミナ、ジルコニア等の
酸化物セラミックスに限らず、窒化物、炭化物等の非酸
化物セラミックスとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、孔を除くセラミックス部
分の表面の表面粗さが３μｍ以下となり、これと接触又
は摺動する相手部材に対して損傷又は摩耗を与えること
がないので、真空チャックの吸着体又は耐摩耗摺動部品
その他の部材として使用することができ、ひいてはセラ
ミックス多孔体を新たな用途に用いることができる。

又、孔径より小さな砥粒を用いることにより、砥粒が表
面の孔に嵌まり込んでクサビとして機能することがない
ので、グラインド加工面を破壊することがないと共に、
研磨機の研磨布や研磨定盤を損耗することがない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔を除くセラミックス部分の表面粗さを３μｍ以
   下の滑らかな面としたことを特徴とする滑らかな表面を
   有するセラミックス多孔体。
2. （２）焼成されたセラミックス多孔体の表面をグライン
   ド加工した後、孔径より十分に小さな砥粒を用いて表面
   粗さ３μｍ以下に研磨することを特徴とする滑らかな表
   面を有するセラミックス多孔体の製造方法。