(57)【要約】【課題】酸化アルミニウムを主相とするセラミックスにおいて、酸化アルミニウムの粒子径をきわめて小さくすることにより、強度やその他の機械的性質が十分であり、粒子の脱落が極めて小さい酸化アルミニウム基のセラミックス材料を提供すること。【解決手段】酸化アルミニウムを主成分とする第１相中に、（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）で表されるＴｉとＭｅとの複合炭窒化物（ただしＭｅは３〜１１族の遷移元素のうち１種もしくは２種以上）からなる第２相が０．０５〜１９．５体積％分散したセラミックス材料である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化アルミニウムを主成分とする第１相中に、（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）で表されるＴｉとＭｅとの複合炭窒化物（ただしＭｅは周期律表３族〜１１族の遷移元素のうちの１種または２種以上）からなる第２相が０．０５〜１９．５体積％分散したセラミックス材料。
【請求項２】
前記第２相の平均粒子径が１０〜３００ｎｍの範囲である請求項１に記載のセラミックス材料。
【請求項３】
前記Ｍｅが周期律表４〜６族元素の１種または２種以上である請求項１または請求項２に記載のセラミックス材料。
【請求項４】
前記ＭｅがＭｏ、またはＭｏを必ず有する２種以上の遷移元素である請求項１または請求項２に記載のセラミックス材料。
【請求項５】
前記（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）を（Ｔｉ１−ｘ、Ｍｅｘ）（Ｃ１−ｙ、Ｎｙ）と表した際に、
０．０２≦ｘ≦０．３  かつ  ０．１≦ｙ≦０．７
の関係を満たす請求項１から請求項４のいずれかに記載のセラミックス材料。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかのセラミックス材料を用いた耐摩耗部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的強度特に耐摩耗性に優れた酸化アルミニウム基のセラミックス材料およびそれを用いた耐摩耗部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化アルミニウム基のセラミックスは、硬さ、耐摩耗性、耐食性に優れた材料として様々な分野に用いられている。
【０００３】
酸化アルミニウムセラミックスの特性を改善する添加剤としてよく用いられるのはＴｉＣ、ＴｉＮなどの炭化物や窒化物である。これらを添加することで、酸化アルミニウムの粒成長抑制や、それに伴う強度や破壊靱性の改善ができることは広く知られている。
【０００４】
酸化アルミニウムの用途は耐摩耗部材、切削工具など多岐にわたるが、いずれの用途も酸化アルミニウム結晶の微細化に伴う高い強度や、加工面精度の向上など有利になる場合が多い。そのために酸化アルミニウムに加える第２相として、酸化アルミニウムと反応せず、微細分散により酸化アルミニウムを微細化した材料が様々示されている。
【０００５】
酸化アルミニウム材料は、極めて入手しやすい材料で製造も容易である。一方、酸化アルミニウムセラミックスは、単体では体積抵抗率１０１５（Ω・ｃｍ）以上と完全な絶縁性を示す。
【０００６】
他方で、セラミックスは、静電気放電（以下「ＥＳＤ」ともいう）を嫌う用途に用いることもある。静電気放電は、帯電した導電性の物体が 他の導電性の物体 (例えば電子機器) に接触し、あるいは充分に接近すると、激しい放電が発生する現象を指す。静電気放電は電子機器の誤動作や損傷などの問題を引き起こし、 あるいは爆発性雰囲気における爆発の引金となることなどがある。そのために、半導体製造装置、精密機器、電子基板、電子機器、医療用機器などではＥＳＤ対策がされた部材、部品が使われることが多い。
【０００７】
ＥＳＤ対策は、部品、部材の体積抵抗率を１０３〜１０１１（Ω・ｃｍ）と調整することにより行われる。体積抵抗率が１０３（Ω・ｃｍ）より小さければ、発生した静電気を導電体としてそのまま伝導するために、他の部材への静電気放電による悪影響が発生する。また、１０１１（Ω・ｃｍ）よりも高ければ、摩擦、接触、剥離などによりＥＳＤが発生しやすい環境となる。体積抵抗率が１０３〜１０１１（Ω・ｃｍ）であれば、発生した静電気を体積抵抗率に応じて徐々に放電することができ、半導体製造装置、精密機器、電子基板、電子機器、医療用機器などに悪影響を与えない。
【０００８】
前記のとおり、単体の酸化アルミニウムセラミックスは特性的には優れているが、絶縁体であるために、ＥＳＤ対策の部材としては使用できない。そのために、酸化アルミニウムに添加物を加えて、耐摩耗性や耐食性などの特性を維持したままＥＳＤ対策として使用できる酸化アルミニウム基セラミックスが提案されている。
【０００９】
特許文献１には酸化アルミニウムを含む酸化物セラミックス中に、炭化珪素１０〜４０体積％とチタン酸化物０．０５〜１０体積％が分散し、体積抵抗率が１０４〜１０１２（Ω・ｃｍ）であるセラミックス材料が開示されている。この範囲の体積抵抗率とすることで、静電気耐性の低いアイテム（ＥＳＤＳ  ＩＴＥＭ）の破壊や劣化を防げると記載がある。
【００１０】
しかし、Ａｌ２Ｏ３基にＳｉＣとＴｉＯ２を分散したセラミックスは、ＳｉＣの１０体積％以上の添加により、焼結性が極めて悪くなり、例えば９９．５％以上の焼結密度を出すことが難しい。また、破壊靱性値はＫ１Ｃで３程度の脆いセラミックスしか得ることができない。
【００１１】
特許文献２には比抵抗が１０２〜１０９（Ω・ｃｍ）の半導電性セラミックスの表面に導電性膜を被覆したセラミックス部材が開示されている。この半導電性セラミックスの組成としてＡｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２（５〜１５重量%）が示されている。この半導電性セラミックスは電子ビーム露光装置の試料ステージなどに用いることが記載されている。
【００１２】
しかし、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２系のセラミックスは、焼結性に優れる一方で、耐摩耗性や耐食性が酸化アルミニウム単体のセラミックスほど高くなく、チタンとアルミニウムの複合酸化物（チタン酸アルミ）が生成して体積抵抗率を下げるために、体積抵抗率の調整が難しいという問題がある。
【００１３】
特許文献３には酸化アルミニウムと（ＴｉＷ）ＣまたはＴｉＣＮを６０〜９０体積％加えたセラミックスからなる磁気ヘッド基板が開示されている。しかし、導電体である（ＴｉＷ）ＣまたはＴｉＣＮをこの体積分率で含むセラミックスは導電体である。また、（ＴｉＷ）ＣまたはＴｉＣＮは焼結性が低いために、この体積分率で含む場合は、焼結性が極めて悪くなる。そのために、製造方法に記載されているようにホットプレス法などの限られた方法でしか製造できず、得られる形状も板状のものに限られる。また、ＥＳＤ対策部材に用いることはできない。
【００１４】
特許文献４には酸化アルミニウムと複合炭窒化物である（ＴｉＷ）ＣＮを２０〜８０体積％とからなるセラミックスが開示されている。用途は切削工具である。しかし、複合炭窒化物は焼結性が極めて低く、２０体積％以上含むことにより高温、高圧でのホットプレス法を用いるなど、生産性を高くするのは困難であり、形状も限定される。また、文中で言及されていないが、複合炭窒化物を２０体積％以上含むセラミックスは一般に導電体（体積抵抗率＜１Ω・ｃｍ）である。そのために、切削工具としては問題ないが、ＥＳＤ対策部材としては電気抵抗率が低すぎる。
【００１５】
特許文献５には酸化アルミニウムなどの酸化物にＴｉＮ、ＴｉＣを０．５〜１５体積％添加した複合セラミックスが開示されている。ＴｉＮおよびＴｉＣは原料段階では３〜５０ｎｍであるが、焼結後には２μｍ以下と大まかな記載がされているにとどまる。これは、後述するが、単体元素の炭化物や窒化物は焼結過程においてそれ自身が粒成長を起こすことに起因する。得られる焼結体では、炭化物や窒化物そのものが粒成長し、その結果それらの粒子数は大幅に減少する。そのために、母相である酸化アルミニウムの粒成長抑制効果が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−２３３６７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６０９２号公報
【特許文献３】特開平１０−２１２１６４号公報
【特許文献４】特開２００７−１３７７０９号公報
【特許文献５】特開２００８−８７９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、酸化アルミニウムを主相とするセラミックスにおいて、酸化アルミニウムの粒子径をきわめて小さくすることにより、強度やその他の機械的性質が十分であり、粒子の脱落が極めて小さい酸化アルミニウム基のセラミックス材料を提供することにあり、加えて、ＥＳＤ対策部材としても使用できる酸化アルミニウム基のセラミックス材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のセラミックス材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に添加物を加えることにより、酸化アルミニウムと比較して強度、破壊靱性、耐食性を維持もしくは向上させた。さらに本発明のセラミックス材料の一部は、ＥＳＤ対策部材として使用できる範囲の体積抵抗率を有する。
【００１９】
添加するのは、チタンと、チタンを除く周期律表の３〜１１族元素との複合炭窒化物である。この複合炭窒化物は化学式で（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）で表される。Ｍｅはチタンを除く周期律表の３〜１１族元素１種または２種以上を表す。
【００２０】
各成分を考慮すると（Ｔｉｘ・Ｍｅ１−ｘ）（Ｃｙ・Ｎ１−ｙ）とさらに表すことができる。式中のＭｅはチタンを除く周期律表の３〜１１族元素１種または２種以上を表す。Ｔｉ、Ｍｅ、炭素および窒素は必須元素である。特には、ｘは０．０２以上、０．３以下の値を、ｙは０．１以上、０．７以下の値をとる。
【００２１】
この複合炭窒化物はＮａＣｌ構造を有し、ｘが０．３を超えると安定して存在することが難しい。ｘが０．０２より小さい場合、粉末が酸化しやすくなる。また、ｙが０．７を超えると、粉末製造時にＮが抜けやすくなり、品質の安定した粉末が得られにくい。ｙが０．１より小さい場合は、粉末が酸化しやすくなる。
【００２２】
複合炭窒化物（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）の特徴の一点目としては、複合炭化物、複合窒化物、元素１種の炭窒化物と比較して、粒子を細かくできるという特徴がある。二点目としては、複合炭窒化物を分散したセラミックスは、酸化アルミニウム相が粒成長を極めて起こしにくいことが挙げられる。三点目としては、複合炭窒化物そのものがきわめて粒成長を起こしにくいことが挙げられる。この三点の特徴は、いずれも相互に引き起こされるものであり、複合炭窒化物自体の反応性がきわめて低いことに起因する。
【００２３】
特には、Ｍｅを周期律表の４〜６族元素の１種または２種以上、更にはＭｏ、またはＭｏを必ず有する２種以上の遷移元素とすることで、微細粉末を安定して得ることができる。
【００２４】
本発明のセラミックス材料は、酸化アルミニウムと複合炭窒化物のいずれもがきわめて粒成長しにくいために、粒子の脱落が起りにくく、仮に脱落したとしてもその脱落は最小限にとどめることができる。その特性により、粒子の脱落を嫌う用途、例えば精密機器の部材、電子機器用の部材、高精度の加工が可能な切削工具などの工具、耐摩耗摺動部材などの様々な用途に適用できる。
【００２５】
特には、前記複合炭窒化物の量を１．５体積％を超え、１０体積％未満の範囲とすることで、Ａｌ２Ｏ３の体積抵抗率を下げ、１０３〜１０１１（Ω・ｃｍ）とでき、この範囲にある本発明のセラミックス材料はＥＳＤ（静電気放電）対策部材としても使用できる。
【００２６】
前記複合炭窒化物の平均粒子径は、好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。出発原料としての複合炭窒化物は、Ｔｉと３〜１１族元素を複合すること、および、炭窒化物とすることの両方を満たすことで、気相法または液相法にて１０〜２００ｎｍと極めて細かく生成することが可能である。３〜１１族元素単体の炭窒化物、炭化物、複合窒化物はいずれもこの大きさで生成して粉末を得ることは、現在の技術では困難である。焼結体であるセラミックス中の平均粒子径が３００ｎｍ以下であれば前記体積抵抗率を満たすセラミックスを容易に得ることができる。言い換えれば、平均粒子径を３００ｎｍ以下と細かくすることにより、少量の添加で所望の体積抵抗率を得られる。なお、平均３００ｎｍを超える複合炭窒化物の粒子でも添加量を増やせば所望の体積抵抗率を得ることは可能である。しかしながら、３〜１１族元素単体の炭窒化物、炭化物、複合窒化物はいずれかを添加したセラミックスはＳｉＣ程ではないが難焼結体であるために、製造条件が限られたもの（例えば高温でのホットプレスでのみ製造可能）となる。
【００２７】
複合炭窒化物はＡｌ２Ｏ３と焼結温度（１２００〜２０００℃程度）でいずれとも化学的に反応せず、互いに安定である。例えば反応相や粒界での組成の変化などはいずれも認められていない。
【００２８】
また、複合炭窒化物はそれ自体も焼結温度での粒成長が殆ど生じない。そのために、原料粉末の粒子径と同等あるいは若干粒子径が大きくなるにとどまる（例：２００ｎｍの原料が、焼結体中で３００ｎｍ）。これは、複合炭窒化物の特徴である。単体元素の炭化物や、窒化物、複合炭化物、複合窒化物の粒子は、出発原料の粒子径が複合炭窒化物ほど小さくするのが困難であるだけでなく、焼結温度での粒成長が比較的容易に起こる。そのために、これらの原料を用いれば、焼結後に３００ｎｍ以下の平均粒子径を有することは著しく困難である。
【００２９】
Ａｌ２Ｏ３と前記複合炭窒化物のほかに、焼結助剤等の添加も可能である。例としてはＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３などを加えてもよい。その際に許容される量は、酸化アルミニウムに対しておよそ５体積％以下である。すなわち、酸化アルミニウムを主成分とする第１相（主相）に占める酸化アルミニウムの体積割合は、典型的には９５体積％超である。
【００３０】
本発明のセラミックス材料は、もともと強度や硬さの高い酸化アルミニウムを主相とする。酸化アルミニウムに前記微細な複合炭窒化物を分散しているために、複合炭窒化物は酸化アルミニウムの粒子成長の抑制効果が高い。そのため、酸化アルミニウムの粒子の粒成長は限られており、もちろん出発原料の粒子径には左右されるが、典型的には平均粒子径で５μｍ以下である。主相、複合炭窒化物相ともに平均粒子径が小さいために、機械的強度（強度、硬さ）は酸化アルミニウムの単体よりも高くできる。また、複合炭窒化物相が０．０５〜１９．５体積％と比較的少量であるために、耐食性は酸化アルミニウム単体とほとんど変わらないセラミックスが得られ、耐摩耗性、破壊靱性値については同等以上である。さらに、ＥＳＤ対策部材としての使用が可能である。
【００３１】
以上に主としてＥＳＤ対策部材としての本発明の特徴を述べたが、本発明のセラミックス材料はＥＳＤ対策を置いても耐摩耗部材、例として摺動部材、転動部材、切削工具等にも用いることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の酸化アルミニウム基のセラミックス材料は、酸化アルミニウムセラミックスと比較して強度、破壊靱性、硬さの機械的特性を向上させることが可能である。また、体積抵抗率はＥＳＤ対策部材として使用できる電気的特性を有するものも選択できる。さらに、製造方法も量産に適しており、特殊な方法を用いることなく、９０％以上の相対密度を持った、所望の形状を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の酸化アルミニウム基セラミックスは、典型的には以下の形態にて製造、使用できる。
【００３４】
原料粉末は主相用として平均粒子径が０．２〜２μｍの酸化アルミニウムを用いる。酸化アルミニウムは純度の高いものでもよいし、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３などの焼結助剤や添加物等を付加したものでもよい。
【００３５】
複合炭窒化物は、Ｔｉを必ず含む３〜１１族元素との複合炭窒化物である。３〜１１族元素（ただしＴｉを除く）をＭｅで表すと（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）の化学式で表される。本発明のセラミックス材料の原料粉末に使用する複合炭窒化物の出発原料は、平均粒子径が１０〜２００ｎｍである。この複合炭窒化物は、還元法、気相法、液相法により得られたものでもよいし、粉砕法による微細化で得られたものでよい。Ｍｅで特に好ましいのはＷ、Ｍｏの一種または両方である。
【００３６】
両者の混合比は体積比で主相が８０．５〜９９．９５体積％、複合炭窒化物が０．０５〜１９．５体積％となるように秤量する。たとえばＡｌ２Ｏ３の焼結助剤のような、Ａｌ２Ｏ３、複合炭窒化物以外の添加物（例としてＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３など）を入れる際には、それらは全て主相に入るものとして扱う。
【００３７】
粉末秤量後に、前記割合で混合、場合によっては粉砕も行う。この作業に使用するのはボールミル、アトライタ、らいかい機、ビーズミルなどが代表として挙げられるが、十分に混合できるのであれば方法は問わない。この後に２〜８質量％の成形用バインダーを加え、乾燥させた上で、混合粉末を得る。成形用バインダーは、パラフィン、ＰＶＡ、ＰＥＧなどの有機バインダーがよい。有機バインダーは焼結前に高温にすることにより２００〜６００℃の範囲で気化、蒸発する。
【００３８】
混合粉末を金型プレスまたはＣＩＰ（冷間静水圧プレス）により５０〜３００ＭＰａ程度で加圧し、プレス体を得る。必要ならばこの段階で機械加工により整形を行い、最終形状に近づけることもできる。
【００３９】
次に、プレス体を真空雰囲気または非酸化雰囲気にて脱有機バインダー（脱脂）処理を行う。この工程は最高温度４００〜８００℃程度で真空または減圧とするのが適しているが、有機バインダー成分が残留しない条件であれば条件は問わない。
【００４０】
脱脂体を焼結炉に投入して焼結を行う。焼結条件は真空または非酸化雰囲気中で１３５０〜２０００℃が適した温度である。焼結温度が１３５０℃未満では焼結が十分進行せずに、また２０００℃を超えた温度で焼結をすれば複合炭窒化物の粒成長が進行し始めるために適していない。また、非酸化雰囲気の場合は不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガスなど）で２〜２０気圧程度で加圧するのが、焼結が進行しやすい。このような脱脂体を真空中、雰囲気ガス中など非酸化雰囲気中で焼結することも可能である。
【００４１】
なお、前記脱脂と焼結は、両方の処理ができる炉に投入して一工程にて行うことも可能である。
【００４２】
以上は通常焼結（真空またはガス雰囲気中）で製造する方法を述べたが、ホットプレス法による焼結も可能である。ホットプレス前に粉末を一度機械的にプレスして圧粉体とした状態でモールドに投入してもよいし、前記粉末をそのまま投入してもよい。ホットプレスで焼結する場合は、１２００〜１８５０℃程度の焼結温度、加圧は５〜３０ＭＰａが適当である。
【００４３】
焼結後に必要であればさらにＨＩＰ処理を行ない、緻密化を図ってもよい。ＨＩＰの条件は１２００〜１６００℃、１０ＭＰａ〜２００ＭＰａが適当である。
【００４４】
機械加工、砥粒加工などを行い、所望の部材の形状とすることにより本発明のセラミックス材料を得ることができる。
【実施例】
【００４５】
本実施例では、種々の条件で本発明の焼結体を得る条件および物性値を示す。
【００４６】
ホットプレス法による焼結と、一部の組成においては通常焼結法で作製を行なった。表１中の試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１３がホットプレス法により作製した試料である。表１中の試料Ｎｏ．１４、および試料Ｎｏ．１５が通常焼結法により作製した試料である。また、表２に示す比較例は全てホットプレス法により作製した。
【００４７】
（ホットプレス法）
主相を構成する酸化アルミニウムは、平均粒子径が０．５μｍで純度９９．９％の市販の粉末を使用した。
【００４８】
主相に任意で含まれる焼結助剤等であるＴｉＯ２、ＴｉＣについては平均粒子径が１〜２μｍで、純度が９９％以上の原料粉末を使用した。
【００４９】
複合炭窒化物粉末は、平均粒子径が１００ｎｍ、純度９９．５％以上の粉末を使用した。組成については（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）で表される。ＭｅがＭｏのものと、Ｗのもの２種を用いた。
【００５０】
また、上記以外の酸化物、炭化物、窒化物、複合炭化物、複合窒化物の出発原料としては、それぞれ平均粒子径が０．５μｍ（５００ｎｍ）の原料粉末を用いた。これらは複合炭窒化物粉末よりも粒子径が大きいが、これより微細な粉末は極めて入手が困難である。
【００５１】
以上に述べた出発原料を表１中の試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１３に示す配合組成にて混合した。
【００５２】
以下、混合から評価についての説明は、表１中の試料Ｎｏ．３の試料を用いて説明する。
【００５３】
表１に示す組成にて、酸化アルミニウム粉末、複合炭窒化物粉末を焼結後の体積分率で９９．５：０．５となるように秤量し、メタノールとアルミナボールを加え、ボールミルにて２０時間粉砕、混合してスラリーを得た。複合炭窒化物粉末としては（Ｔｉ０．８Ｍｏ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）の粉末を用いた。
【００５４】
スラリーをスプレードライヤーで乾燥、造粒を行い、混合粉末を得た。
【００５５】
混合粉末をホットプレス炉で、窒素ガスフロー下で１５ＭＰａの圧力を掛けホットプレスを行った。焼結温度は１４００℃でまず焼結し、９９％以上の相対密度が得られない場合は５０℃温度を上げるという方法で適した条件を探した。１６５０℃で相対密度の９９％を超えたために、この温度を焼結温度とした（他の試料も同様の方法で焼結温度を設定した）。なお、試料Ｎｏ．３以外の試料、比較試料について温度を上げても相対密度が９９％に達しなかったものは、得られた中で最高の相対密度を記載した。
【００５６】
（通常焼結法）
主相を構成する酸化アルミニウムは、平均粒子径が０．５μｍで純度９９％の市販の粉末を使用した。残部はＭｇＯを含む焼結助剤からなる。
【００５７】
複合炭窒化物粉末は、平均粒子径が１００ｎｍ、純度９９．５％以上の粉末を使用した。組成については（Ｔｉ、Ｍｅ）（Ｃ、Ｎ）で表される。
【００５８】
また、上記以外の炭化物、窒化物、複合炭化物、複合窒化物の出発原料としては、それぞれ平均粒子径が０．５μｍ（５００ｎｍ）の原料粉末を用いた。
【００５９】
以上に述べた出発原料を表１の試料Ｎｏ．１４、および試料Ｎｏ．１５に示す配合組成にて混合した。
【００６０】
以下、混合から評価についての説明は、表１中の試料Ｎｏ．１４の試料を用いて説明する。
【００６１】
酸化アルミニウム粉末、複合炭窒化物粉末を焼結後の体積分率で９９．５：０．５となるように秤量し、メタノールとアルミナボールを加え、ボールミルにて２０時間粉砕、混合してスラリーを得た。複合炭窒化物粉末としては（Ｔｉ０．８Ｍｏ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）の粉末を用いた。
【００６２】
スラリー中の粉末重量に対して５質量％の市販のＰＥＧ２００００（ポリエチレングリコール）を加え、攪拌後にスプレードライヤーで乾燥、造粒を行ない、混合粉末を得た。混合粉末をプレス金型に充填し、１５０ＭＰａの圧力でプレスし、プレス体を得た。プレス体を真空脱脂炉に投入し、５００℃にて脱脂を行った。脱脂体を焼結炉に投入して焼結した。焼結雰囲気は５ａｔｍに加圧した窒素雰囲気とした。焼結温度は１３００℃でまず焼結し、９９％以上の相対密度が得られない場合は５０℃温度を上げるという方法で適した条件を探した。１６００℃で相対密度の９９％を超えたために、この温度を焼結温度とした。（試料Ｎｏ．１５も同様の方法とした）。なお、Ｎｏ．３以外の試料、比較試料について温度を上げても相対密度が９９％に達しなかったものは、得られた中で最高の相対密度を記載した。
【００６３】
得られた焼結体を研削盤にて体積抵抗率測定用試験片（φ２０×１．５ｍｍ）および抗折力試験片（３×４×４０ｍｍ）形状に機械加工し、抗折力、ビッカース硬さ、粒子径、体積抵抗率をそれぞれ測定した。
【００６４】
抗折力は、３点曲げ法（ＪＩＳ  Ｒ  １６０１）にて測定した。ビッカース硬さは加圧力１Ｋｇｆで試験した。破壊靱性値は、ビッカース硬さ試験にて得られた圧根のクラック長を計測し、Ｋ１Ｃ法にて測定した。体積抵抗率はＪＩＳ  Ｃ  ２１５１に記載の方法で測定した。
【００６５】
試料Ｎｏ．３および試料Ｎｏ．１４と、組成を変えた試料および比較試料の組成および物性値の測定結果を表１（本発明の試料）、および表２（比較試料）に示す。
【００６６】
【表１】
2014080311.tif 000002
【００６７】
【表２】
2014080311.tif 000003
【００６８】
表１および表２より下記のことが分かる。
【００６９】
本発明の範囲の試料である試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１５はいずれも添加した複合炭窒化物は全くまたは殆ど粒成長はしていなかった。また、酸化アルミニウムの粒成長も極めて小さいものであった。酸化アルミニウムの平均粒子径は、複合炭窒化物０．０５体積%を添加した試料Ｎｏ．１では９．４μｍ、同１９．５体積％添加した試料Ｎｏ．１０では０．９μｍであった。これは、それぞれ同量の添加物を加えた比較試料と比較すると、（Ｔｉ、Ｍｏ）（Ｃ、Ｎ）はより少ない添加量で酸化アルミニウムの粒成長を抑制することが分かる。試料Ｎｏ．１３は複合炭窒化物として（Ｔｉ０．８５、Ｗ０．１５）（Ｃ０．７、Ｎ０．３）を用いた例である。また、焼結助剤を含む酸化アルミニウムの通常焼結法においても、粒成長が十分に抑制できていることが分かる。
【００７０】
本発明の試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１５は、抗折力（強度）、硬さともに酸化アルミニウム基セラミックスとして十分な水準にあった。前述のように、各セラミックスの結晶は微細なために、他の物体や被削材などの接触により欠けやチッピングが生じる場合でも、それを極めて小さい範囲にとどめることができる。なぜならば、欠けやチッピングはその殆どが接触のあった箇所を含むセラミック粒子を、粒界にて脱落させる。粒子径が十分に小さければ、隣り合う粒子との粒界で破壊、脱落するために、脱落は最小限にとどめることができる。逆に、粒子が大きければ、最小単位として脱落する粒子が大きくなり、その結果、欠けやチッピングの起る範囲が大きくなる。
【００７１】
よって、本発明のセラミックス材料は耐摩耗部材、特に微細な制度を要求される切削工具、精密機器用部材、電子基板、電子機器用部材、医療用機器用部材など様々な用途の構造材料として使用できる。
【００７２】
さらに、特に本発明の試料Ｎｏ．４〜８、１３および１５の様に、体積抵抗率が１０３〜１０１１（Ω・ｃｍ）程度の範囲にあるものは、静電気放電を起こさない。そのために、前記部材に加えてＥＳＤ対策用の様々な部材としての応用も可能である。