JPH04209751A - アルミナ質焼結体及びその製造方法 - 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、気孔径が小さいアルミナ質焼結体の製造方法
に関し、特に定盤、ガイド軸、エア・スライダー等の精
密測定、精密加工用セラミックスに使用される大型複雑
形状のアルミナ質焼結体に好適な製造方法に関する。

（従来の技術） セラミックスは、高硬度、高剛性、低熱膨張、化学的安
定性から１種々の機械部品分野で使用されるようになっ
ている。

定盤、ガイド軸、ＸＹ子テーブルエア・スライドなどの
大型で複雑な精密測定機器、精密工作機器部品の成艷に
は鋳込み成形が用いられている。

しかしながら、これら大型複雑形状品の鋳込み成形では
、素地がある程度の可塑性があることが必要であるため
、アルミナのみでの鋳込み成形は困難で、粘土が添加さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） アルミナに粘土を添加することで素地に可塑性が得られ
、大型複雑品の鋳込み成形は可能になるが、素地中の粘
土は、焼成過程で結晶水の脱出による収縮、多量のガラ
ス相生成による発泡などにより、焼結体中に大きな気孔
を生成させる作用があり、そのため、表面粗さ０．１μ
ｍ以下の小さい研磨面が得られず、精密測定やｌ凹加工
の精度向上に応えられないという問題があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述した課題を解決するためになされたもの
であって、その要旨を、アルミナを主体とし粘土を５〜
３０％含有するアルミナ質焼結体の研磨面の表面粗さ（
中心線平均粗さ）Ｒａが０．１μｍ以下であるアルミナ
質焼結体及び、粘土を５〜３０％含有するアルミナ素地
において、平均粒子径１μｍ以下のアルミナ粒子をアル
ミナ全量に対し２０％以上含有させ、鋳込み成形した後
、大気中で焼成することを特徴とするアルミナ質焼結体
の製造方法とする。

以下詳述する。

アルミナ原料には、粒子径の興なる一般に市販のアルミ
ナが使用でき、これらを一種又は二種以上適宜混合する
。但し、この際、微粒アルミナ成分として、平均径が１
μｍ以下である原料をアルミナ素地のアルミナ全量に対
して２０％以上となるように混合する。尚、微粒アルミ
ナの平均粒子径は、０５μｍ前後が最適である。１０μ
ｍより大きい平均粒子径を有するアルミナ粒子を用いる
と、焼結晶の気孔径減少に十分な効果が見られなくなる
。

また、鋳込み成形品の粒子充填を高める為に。

微粒アルミナ成分は、４０〜６０％であることが望まし
く、粗粒アルミナ成分としては、一般には、１−１０μ
ｍのものを一種以上添加するが、粗粒分はなくてもよい
。

粘土は、天然の蛙目粘土１本節粘土などの可塑性の優れ
たものを使用する。粘土添加量としては、素地全量に対
して５〜３０％が望ましい、５％以下では、成形に必要
な可塑性が不足し、大型品や複雑形状品の成形が困難で
ある。また、粘土量は、増大するにつれて素地の可塑性
は、大きくなる。粘土量の大きな素地は、乾燥工程で、
成形体内に多少の水分差が生じ収縮差による応力が発生
しても、素地の可塑変形によって、応力が緩和されるた
め、クラックが発生しにくく、成形体が、ある程度の変
形に耐えるため、より複雑な形状のものでもクラックを
生じることなく脱型が可能で、鋳込み成形可能な形状範
囲が拡大できる。粘土量が増大し過ぎると、素地中に水
和性の微粒子が多くなるために１着肉速度の低下や乾燥
クラックの発生などのマイナス面が大きく、粘土量の上
限は３０％である。

また、上記素地に必要に応じて、Ｍｇ、Ｃａなとの水酸
化物、炭酸塩など水に不溶な化合物を焼結助剤として添
加し、水、解膠剤を適正量加えてボールミルなどにより
混合し、泥漿を調整する。

この際の泥漿の水分量は、素地に対して２５〜５０％が
望ましい。

この泥漿を用いて鋳込み成形を行ない、得られた成形体
を乾燥後、大気中！４００〜１７００℃で焼成し、アル
ミナ質焼結体を得る。研ＭＷＩは、例えば、■、０μｍ
のダイヤモンド砥粒で研磨して得る。

（作用） １μ以下のアルミナ微粒子は焼結過程で生成されるガラ
ス相中の溶解してガラス相のアルミナ成分を増大させ、
ガラス相の粘土を大きくするため、粘土の添加によって
促進される気孔径の成長を抑えるものと推測される。こ
のため、素地中の気孔径が小さくなり、表面粗さ０．１
μｍの研磨面が得られる。

（実施例） 以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。

先ず、平均粒子径５．０μｍのαアルミナに、０．５．
１０．２０．４０％の蛙目粘土を配合し、さらに焼結助
剤としてＭｇＣ０１を１％添加し、水、解膠剤を加えた
後、ボールミル中で１６時間混合して、水分量３０％の
泥漿を調製した。この泥漿をＩＯＸ５Ｘ４０ｍｍのテス
トピースに鋳込み成形し、大気中１４５０〜１７００℃
で焼成し。

緻密な焼結体を作製した。

これら粘土量の興なる各素地の着肉速度、可塑性を調べ
た結果を表１に示す。

Ｎｏ　　粘土量　　　着肉速度　　、　可塑性健・　　
　　　　　　　　　　　木　　　　　　　　　　　　　
　　　木本１　　　０　　　　　１．４９　　　　　　
　　０２　　５　　　　　１．３７　　　　　　　０．
１０３　　１０　　　　　１．２１　　　　　　　０．
１９４　２０　　　　　０．９１　　　　　　　０．３
１５　３０　　　　　０．６１　　　　　　　０．４９
６　４０　　　　　０．３２　　　　　　　０．５６本
着肉速度＝ Ｌ着肉厚さ（ｃｍ）］”ノＬ着肉時間（ｊｅｅ）］Ｘ１
０°４本本可塑性係木本 素地強度が５ｋｇ／ｃｍ２となる素地水分での破壊まで
の変形量 表１からは、粘土量の増大につれて可塑性は大きくなる
が１着肉速度の減少を引き起こすことがわかる。したが
って、粘土量としては、５〜３０％とするのが望ましい
。

次に、アルミナ平均粒子径５μｍ、粘土を２０％含有す
る素地において、アルミナ原料の３０％を平均粒子径３
．１．０５μｍの微粒アルミナに置換し、同様なテスト
ピースを作製し、焼結晶の気孔径、表面粗さ（Ｒａ）を
調べた結果を表２に示す。

表２ Ｎｏ、　　微粒アルミナ　　平均気孔径　　表面粗さｍ
　　　　　ｍ　　　　　Ｒａ　　　ｍｌ　　　　　　３
　　　　　　９．２　　　　　０．１５２　　　　　１
　　　　　　６．６　　　　　０．０９３　　　　０．
５　　　　　　５．７　　　　　０．０６表２より、微
粒アルミナの平均粒子径としては、１μｍ以下が望まし
いことがわかる。

次に、粘土を２０％含有する素地において、平均粒子径
５μｍの一部を平均粒子径０５μｍの微粒アルミナに置
換して、同様のテストピースを作製し、微粒アルミナの
添力ａ１１合と得られたアルミナ質焼結体の気孔径及び
表面粗さ（Ｒａ）を調べた結果を第１図に示す。

第１図から、微粒アルミナの添加量としては。

素地のアルミナ全量に対し２０％以上が望ましいことが
わかる。

次に、上記テストピースにかえ、長さ１００ｃｍ幅６０
ｃｍの定盤を鋳込み成形し、その成形品の鋳込み成形性
、焼成後の製品の平均気孔径、表面粗さを調べた結果を
表３に示す。

（以下余白） Ｎｏ、　　粘土量　アルミナ　成形性　平均　　表面粗
さ徽粒祖粒　　　　気孔径 ％　　　　　　　宰　　　　　　　ｍ　　　　　　Ｒａ
ｍ１　　　２０　　０８０　　０１１．０　　０．２１
２　　　２０　３２　４８　　０　　５．０　　０．０
５３１０３６５４　　　△　　４．６　　０．０５４　
　　５３８５７　　　△　　４．５　　０．０５６０　
　　Ｘ　　　　　−− 本Ｏ・・・良　　Δ・・・やや良　×・・・不良表３か
ら、製品においても、粘土量　５％以上で成形が可能に
なること、微粒アルミナ２０％以上で、表面粗さ０．１
μｍ以下になることがわかった。

（発明の効果） 以上本発明によれば、大型複雑形状を有する精密測定、
精密加工用セラミックス品の表面粗さを０．１μｍ以下
とすることが可能になり、精度向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、微粒アルミナ量と気孔径及び表面粗さ（Ｒａ
）を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナを主体し．粘土を５〜３０％含有するア
   ルミナ質焼結体であって、その研磨面の表面粗さ（中心
   線平均粗さ）Ｒａが０．１μｍ以下であるアルミナ質焼
   結体。
2. （２）粘土を５〜３０％含有するアルミナ素地において
   、平均粒子径１μｍ以下のアルミナ粒子をアルミナ全量
   に対し２０％以上含有させ、鋳込み成形した後、大気中
   で焼成することを特徴とするアルミナ質焼結体の製造方
   法。