JPH0583511B2

JPH0583511B2 -

Info

Publication number: JPH0583511B2
Application number: JP62072671A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hayashi; Takeshi Suzuki
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1993-11-26
Also published as: JPS63236756A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はボンデイングキヤピラリー、光コネク
ター、ワイヤーガイド、或いは装飾品として用い
る人造ルビー及びその製造方法に関する。

（従来の技術）半導体チツプ表面の電極とリードフレームのフ
インガーとをつなぐ金ワイヤーのキヤリアー等と
して従来から多結晶人造ルビーを用いている。

斯かる多結晶人造ルビーは酸化アルミニウム及
び酸化クロムに、MgO，SrO，Y₂O₅及びLa₂O₃
等を焼結助剤として混合し、これを成形した後に
所定の雰囲気で焼結するようにしていたが、雰囲
気制御が困難で焼結助剤が多数必要となるため、
酸化アルミニウム、酸化クロム及び酸化マグネシ
ウムの混合物を成形した後、10^-1Torr以上の真
空中で1400〜2000℃の温度で焼結する方法が特開
昭59−97572号として提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来法によつて得られた人造ルビー
は、平均結晶粒径が大きく、透光性の点で劣り、
また硬度も200HV以上となりにくくしたがつて
加工性及び耐久性の面でも問題がある。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決すべく本発明は、0.7〜3wt％
の酸化クロム、０〜0.05wt％の酸化マグネシウム
及び残部を酸化アルミニウムとした酸化物の混合
微粉末を用意し、この酸化物の混合微粉末に有機
バインダーを加えて所定形状に成形し、この成形
体を1280〜1350℃で焼結した後、1300〜1310℃且
つ1000〜2000atmの条件下で熱間静水圧プレスを
かけるようにした。

（作用）上述した条件で行うことで、平均結晶粒径が
2.0μm以下で4μm以上の粗大粒子を含まず且つポ
アの径が0.1μm以下の透光性、硬度、曲げ強度に
優れた人造ルビーが製造される。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図は本発明方法を工程順に示したブロツク
図であり、本発明にあつては出発原料として噴霧
乾燥後に熱分解すると純度99.99％以上の酸化ア
ルミニウムになるアルミニウム塩、噴霧乾燥後に
熱分解すると純度99.99％以上の酸化クロムにな
るクロム塩及び噴霧乾燥後に熱分解すると純度
99.99％以上の酸化マグネシウムになるマグネシ
ウム塩を用意する。具体例を挙げると、アルミニ
ウム塩としてはアンモニウム明ばん、或いは、ア
ルミニウム・アンモニウム・カーボナイト・ハイ
ドロオキサイド（AACH：NH₄AlCO₃（OH）₂）
を用い、クロム塩としては硝酸クロムCr（NO₃）
_３・9H₂Ｏ、マグネシウム塩としては硝酸マグネ
シウムMg（NO₃）₃・6H₂Ｏを用いる。

そして上記の各塩を秤量しこれらを樹脂ボール
を入れた樹脂ポツトでもつて一旦懸濁水溶液と
し、噴霧乾燥法によつて乾燥せしめた後、500〜
1050℃の温度で熱分解し、酸化アルミニウム、酸
化クロム及び酸化マグネシウムを均一に混合して
なる酸化物の混合微粉末を得る。そして、この混
合微粉末を更にエタノール等の溶剤中で湿式粉砕
して凝集体をほぐし、再び噴霧乾燥法によつて乾
燥して微粉末体とする。ここで混合微粉末を構成
する各酸化物の割合は、酸化クロムを、0.7〜3wt
％、酸化マグネシウムを０〜0.05wt％、酸化アル
ミニウムを残部とする。つまり酸化マグネシウム
については全く添加しなくともよい。

また酸化物の混合微粉末を得るには第２図に示
すように各塩を熱分解して酸化アルミニウム、酸
化クロム及び酸化マグネシウムを別々に形成した
後、これらを秤量して混合するようにしてもよ
い。

以上の如くして酸化物の混合微粉末を得たなら
ば、この混合微粉末に熱可塑性樹脂を主体とする
有機バインダーを加え、所望形状にインジエクシ
ヨン成形する。

次いでインジエクシヨン成形によつて得た成形
体を脱脂後焼結する。焼結の条件は1280〜1300℃
の大気中、1280〜1300℃で10^-3〜10^-6Torrの真
空中或いは1300〜1350℃でN₂，Ar又はH₂の雰囲
気中で行うものとし、大気中で行う場合は、例え
ば昇温速度を200℃／ｈとして800℃及び1295℃そ
れぞれ１時間保持する。

以上のようにして得られた焼結体に熱間静水圧
プレスをかける。この時の条件としては1300〜
1310℃、圧力1000〜2000atmでアルゴン雰囲中で
１時間行なう。このようにして得られた製品にダ
イヤモンド精密研削及び精密研磨を施して最終製
品を得る。

（発明の効果）第３図は酸化クロムと酸化マグネシウムの割合
を変えて製造した本発明品（No.１〜６）及び比較
例（No.７〜９）の耐久性等を示した図示である。
尚、比較例（No.９）についてのみ出発原料をバイ
ヤー法の酸化アルミニウムとし、この原料に対し
1575℃×1hrで真空焼結を行い、次いで1500℃×
1000atm×1hr（in Ar）の条件下で熱間静水圧プ
レスをかけた。

また、耐久性試験はウルトラソニツクタイプの
ボンデイングキヤピラリーを試作し、20000回ワ
イヤーボンデイングを繰り返した後に王水洗浄し
て先端使用面の状態を電子顕微鏡（400倍）で観
察し、全く変化がない場合をＡ、多少の摩耗があ
る場合をＢ、脱落やチツピングが認められた場合
をＣとした。

また、加工性試験は60rpmで回転する摺り合せ
精密研削・精密研磨機に荷重500gをかけて以下
の精密研削及び精密研磨を行つた。

研削水・湿式200#メタルボンドダイヤモン
ド・砥石 10min 研磨オイル・湿式 8μmダイヤモンドペース
ト・陶板上 10min 研削オイル・湿式 1μmダイヤモンドペース
ト・銅板上 20min 研磨オイル・湿式 0.5μmダイヤモンドペー
ストバフ上 10min そして、精密研削・精密研磨後に鏡面となつた
場合をＡ、一部に傷が残つている場合をＢ、チツ
ピングが著しい場合をＣとした。

また、透光性の良否については、得られた焼結
体を厚さ0.3mmにスライス研磨したものを通して、
１cm離れた新聞紙面上の文字が見えるか否かで判
定した。

第３図から明らかなように、酸化クロムが0.7
〜3.0wt％、酸化マグネシウムが０〜0.05wt％で
あれば各種特性に優れた人造ルビーを得ることが
できる。

以上まとめれば本発明により以下の如き効果を
発揮する。

先ず、出発原料に金属塩を用いたことにより低
い温度で焼結させることができる。即ち金属塩を
熱分解して得た高純度酸化物は表面が活性化して
いるため、低い温度で焼結を完了させることがで
きる。そして焼結温度が低いと仮りに酸化マグネ
シウムを添加しなくとも異常粒成長が生じにくく
均一で微細な結晶粒となる。したがつて酸化マグ
ネシウムは必須の材料ではないが、添加すること
により焼結性は向上する。

また、混合方法として噴霧乾燥法を用いている
ため各種酸化物等を均一に混合せしめることがで
き、熱間静水圧プレスを施すため製品の硬度を高
めることができる。特に焼結温度を1280℃以上、
熱間静水圧プレスを1300℃以上且つ1000atm以上
としたため0.1μm以上のポアが残ることがなく、
焼結温度を1350℃以下、熱間静水圧プレスを1310
℃以下且つ2000atm以下としたため4μm以上の異
常粒成長がない。

また、熱間静水圧プレスをかけたことにより結
晶に力学的格子ひずみが生じ、これが製品の硬度
を高めることとなる。

更に本発明はクロムを添加しており、このクロ
ムは物質表面に自己拡散しやすく、セラミツクス
の表面にクロムリツチな酸化被膜を形成するた
め、炭素の付着が阻止され、硬度及び耐食性が向
上する。ただし、酸化クロムの割合が0.7wt％以
下だと所望の硬度や耐食性が得られず、3wt％以
上となると熱間静水圧プレス後の製品に0.1μm以
上のポアが残り、所望の靱性と強度が期待できな
くなるため、酸化クロム（クロム塩の場合は酸化
クロムに換算する）の割合（酸化アルミニウム、
酸化クロム及び酸化マグネシウムの混合物を100
とする）は0.7〜3wt％とすることが好ましい。

そして、クロムイオンの半径とアルミニウムイ
オンの半径とは略々等しい（約12％の差）ためク
ロムイオンとアルミニウムイオンとが焼結時に置
換し、その結果結晶に格子ひずみが生じ、この格
子ひずみにより前記同様製品の硬度が向上する。

したがつて本発明方法によれば、透光性に優
れ、結晶粒径が均質となり、緻密で且つ微細な組
織となり強度、硬度、耐久性及び加工性に優れた
人造ルビーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を工程順に示したブロツク
図、第２図は別実施例の工程を示す図、第３図は
強度及び硬度等を比較した図表である。

Claims

【特許請求の範囲】１酸化アルミニウムに0.7〜3.0wt％の酸化クロ
ムが固溶した平均粒径2.0μm以下の結晶又は酸化
アルミニウムに0.7〜3.0wt％の酸化クロム及び
0.05wt％以下の酸化マグネシウムが固溶した平均
粒径2.0μm以下の結晶からなり、内部に存在する
ポアの径が0.1μm以下で、4μm以上の粗大粒が存
在せず、硬度が2000Hv以上で、透光性を有する
ことを特徴とする多結晶人造ルビー。２クロム塩を熱分解して得た酸化クロムを0.7
〜3.0wt％、マグネシウム塩を熱分解して得た酸
化マグネシウムを０〜0.05wt％、アルミニウム塩
を熱分解して得た酸化アルミニウムを残部とした
酸化物の混合粉末に有機バインダーを加えて所望
の形状に成形し、この成形体を1280〜1350℃で焼
結し、次いでこの焼結体に1300〜1310℃且つ1000
〜2000atmの条件下で熱間静水圧プレスをかける
ようにしたことを特徴とする多結晶人造ルビーの
製造方法。３前記酸化物の混合粉末は、アルミニウム塩、
クロム塩及びマグネシウム塩を秤量して均質な懸
濁溶液とし、この懸濁溶液を噴霧乾燥法にて乾燥
して微粉末とし、この微粉末を加熱分解すること
で得るようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の多結晶人造ルビーの製造方法。４前記成形体の焼結は大気中、10^-3乃至10^-6
Torrの真空中若しくはN₂、Ar又はH₂の雰囲気
中で行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の多結晶人造ルビーの製造方法。