(57)【要約】【課題】ボート、ルツボ等のアルミニウム溶融容器の製作に好適な、耐食性に優れた導電性セラミックスの製造方法を提供する。【解決手段】酸素量が３質量％以上であるアモルファス窒化ホウ素３〜４０質量％と、二硼化チタン２０〜７０質量％と、窒化アルミニウム１０〜６０質量％とを含み、これらの成分の合計が９７質量％以上である原料粉末を、成形後、圧力３０ＭＰａ以下（常圧を含む）、温度１８００〜２２００℃で焼結し、相対密度９０％以上とすることを特徴とする導電性セラミックスの製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素量が３質量％以上であるアモルファス窒化ホウ素３〜４０質量％と、二硼化チタン２０〜７０質量％と、窒化アルミニウム１０〜６０質量％とを含み、これらの成分の合計が９７質量％以上である原料粉末を、成形後、圧力３０ＭＰａ以下（常圧を含む）、温度１８００〜２２００℃で焼結し、相対密度９０％以上とすることを特徴とする導電性セラミックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性セラミックスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウムを蒸着する金属蒸発用容器（以下、ボートという。）としては、二硼化チタン、六方晶窒化ホウ素を主成分とするものが知られている。アルミニウムの蒸着は、ボート中央部に形成された溝部（キャビティ）にアルミニウム線材を入れ、真空下、ボートを加熱してそれを蒸発させ、キャビティ上部に配置された被処理物に蒸着する。
【０００３】
このようなボートにあっては、溶融アルミニウムがボートを腐食させ（Ａｌ＋１２ＢＮ→ＡｌＢ１２＋６Ｎ２）、ボートの溶断ないしは抵抗値が大幅に増大して寿命となる。ボート寿命を延ばすには、ボートの相対密度を９５％以上にすればよいが（特許文献１）、それには圧力１００〜３００ＭＰａという高圧が必要となるので設備費が嵩み、また生産性にも劣る。一方、ボート中のＢＮ配向に異方性が生じないようにホットプレス焼結体からの切り出し方法を工夫することも提案されているが（特許文献２）、それでも上記反応が徐々に進行して十分に長い寿命は得られない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−２１８６６号公報
【特許文献２】
特公平５−６６９０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、ボート、ルツボ等のアルミニウム溶融容器の製作に好適な、耐食性に優れた導電性セラミックスの製造方法を提供することを目的として更に検討した結果、上記腐食反応は結晶性の高いＢＮ粉を用いて製造されたボートほど進行しやすく、固溶酸素量が多いＢＮ粉ほど進行が遅れ長寿命となることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、酸素量が３質量％（％は質量％、以下同じ）以上であるアモルファス窒化ホウ素３〜４０％と、二硼化チタン２０〜７０％と、窒化アルミニウム１０〜６０％とを含み、これらの成分の合計が９７％以上である原料粉末を、成形後、圧力３０ＭＰａ以下（常圧を含む）、温度１８００〜２２００℃で焼結し、相対密度９０％以上とすることを特徴とする導電性セラミックスの製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【０００８】
本発明で使用される原料粉末の割合を上記のように限定した理由は、次のとおりである。アモルファス窒化ホウ素の酸素量が３％未満では、得られた導電性セラミックスの耐食性が十分ではなくなる。まと、その原料粉末中の含有割合が３％未満であると、非常に硬い焼結体となって加工性に劣り、４０％を超えると、焼結時の圧力が３０ＭＰａであっても焼結体の相対密度を９０％以上とするのは困難となる。二硼化チタンの割合が２０％未満であると、ボートの比抵抗値が高くなり、７０％を超えると、相対密度を９０％以上にすることが困難となる。窒化アルミニウムが４０％を超えると焼結体の硬度が高くなり、１０％未満であると相対密度９０％以上の焼結体を得るのが困難となる。これらの３成分の合計が９７％未満では、焼結体中に含有された不純物が、溶融金属が腐食開始するときの起点となり耐食性が低下する。好ましくは、酸素量４〜７％のアモルファス窒化ホウ素２０〜４０％、二硼化チタン４０〜６０％、窒化アルミニウム２０〜４０％であり、これらの成分の合計が９７％以上、特に９８％以上（１００％を含む）である。これらの成分割合は、ＥＰＭＡによって求めることができる。
【０００９】
本発明で使用されるアモルファス窒化ホウ素粉末は、硼砂と尿素の混合物をアンモニア雰囲気中で８００℃以上で加熱する方法、硼酸又は酸化ホウ素と燐酸カルシウムの混合物をアンモニウム、ジシアンジアミド等の含窒素化合物を１６００℃以上に加熱する方法などによって製造することができる。酸素量は、真空中又は非酸化性雰囲気中で熱処理する方法や、あるいはメタノール中で洗浄し、酸化硼素として存在する酸素分を除去する方法によって調整することができる。アモルファス窒化ホウ素粉末の平均粒子径は、１０μｍ以下、特に５μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
二硼化チタン粉末は、金属チタンとの直接反応やチタニア等の酸化物の還元反応を利用した方法によって製造されたものが用いられ、その平均粒子径は２０μｍ以下が好ましい。
【００１１】
窒化アルミニウム粉末は、直接法、還元窒化法、有機気相法等の公知の製造方法によって製造されたものを用いることができ、その平均粒子径は５μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明においては、原料粉末は平均粒子径０．０５〜５ｍｍ、特に０．５〜  ３ｍｍに造粒して使用することが好ましい。これによって、原料粉末の取扱い性が容易となり、また成形体の密度を高めることができる等の利点がある。原料粉末の成形・焼結は、圧力０．５〜２００ＭＰａ、特に５〜１００ＭＰａの一軸加圧又は冷間等方圧加圧した後、１８００〜２２００℃、特に１９００〜２０００℃で、３０ＭＰａ以下（常圧を含む）の雰囲気下、ホットプレス又は熱間等方圧プレスによって行われる。焼結雰囲気は、窒素、アンモニア等の窒化雰囲気、一酸化炭素、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の非酸化性雰囲気である。
【００１３】
本発明において、導電性セラミックスの相対密度が９０％未満であると、ボートの耐食性が劣る。
【００１４】
導電性セラミックスの窒化ホウ素粒子、窒化アルミニウム粒子の一次粒子の大きさは、０．１〜２０μｍであることが好ましい。一次粒子の大きさは、例えば日機装社製マイクロトラックによって測定することができる。
【００１５】
本発明によって製造された導電性セラミックスは、溶融金属、特に溶融アルミニウムに対する耐食性が大きいのでボート、ルツボ等の金属蒸着用容器として使用することができ、アルミニウム、銅、銀、亜鉛等の金属をフィルム、セラミックス等に蒸着させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例をあげてさらに具体的に説明する。
【００１７】
実施例１〜３  比較例１〜１１
二硼化チタン粉末、酸素量の異なるアモルファス窒化ホウ素粉末、窒化アルミニウム粉末を表１に示す割合で混合して原料粉末を種々調製した。これを、５０ｍｍ×２０ｍｍ×２００ｍｍに成形（冷間等方圧加圧、圧力２０ＭＰａ）した後、それをカーボン製容器に収納し、表２に示す窒素雰囲気下の条件にて焼結した。得られた導電性セラミックスから金属蒸着用ボートを加工し、相対密度、ボートの使用寿命を測定した。また、使用寿命評価に供したサンプルを切断し、腐食性を観察した。それらの結果を表２に示す。
【００１８】
（１）酸素量：島津社製酸素窒素同時分析計にて測定した。
（２）相対密度：実測密度と理論密度から算出した。
（３）ボートの使用寿命：ボート｛幅３０ｍｍ×厚み１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、キャビティ（幅２６ｍｍ×厚み２ｍｍ×長さ９０ｍｍ）｝を加工し、キャビティ内にアルミニウムを１．００ｇを入れ、真空中、温度１６００℃に通電してアルミニウムを蒸着させた。この試験を繰り返し行い、ボートにクラックが発生するか、又はアルミニウムの蒸着ができなくなったときのボートの繰り返し使用回数を測定した。なお、高耐久性ボートとしては、少なくとも１００回以上の繰り返し使用回数が必要となる。
（４）腐食性：使用寿命評価繰り返し試験を１００回行った後、又はアルミニウムの蒸着ができなくなった時点のボートを切断し、溶融金属の腐食状況を観察した。
○：キャビティ底部の腐食小、又は表面の凹凸小
×：キャビティ底部の腐食大、又は表面の凹凸大
【００１９】
【表１】
2004238266.tif 000002
【００２０】
【表２】
2004238266.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、耐食性に優れた導電性セラミックスが提供される。本発明によって製造された導電性セラミックスは、金属蒸着用容器等として好適に用いることができる。