(57)【要約】【課題】低グレードセラミック材（Ｂ材）をベースとし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体の簡易かつ有効な製造方法を提供する。【解決手段】Ｂ材をベース材とし、Ａ材を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造する方法であって、Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ａ材／Ｂ材のいずれか一方のスラリーが他方のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行う。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造するセラミック接合体の製造方法であって、
前記Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ｂ材のスラリーがＡ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行った後、Ｂ材の所要部分を適当な方法で除去してＡ材を露出させることを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
【請求項２】
低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造するセラミック接合体の製造方法であって、
前記Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ａ材のスラリーがＢ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行うことを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
【請求項３】
前記Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとの組成調整手段が、少なくとも一方のスラリーに対する以下（１）〜（３）のいずれか１以上の手段の実施であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミック接合体の製造方法。
（１）スラリーに含まれるセラミック粉末の粒径分布の調整。
（２）スラリーに対する焼成時緻密化温度調整用の助材の添加。
（３）乾燥後のセラミック粉末の単位容積重量の調整。
【請求項４】
前記Ａ材とＢ材が、それぞれ下記から選ばれるいずれかのセラミック材である（但し、Ａ材とＢ材がいずれもジルコニアである場合を含まない）ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセラミック接合体の製造方法。
（Ａ材）イットリア、ジルコニア。
（Ｂ材）アルミナ、マグネシア、ムライト、ジルコニア。
【請求項５】
前記セラミック接合体がプラズマ雰囲気で用いられるセラミック製品であって、ベース材としてアルミナを用い、プラズマ雰囲気に露出される部分にイットリアを接合したセラミック接合体であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセラミック接合体の製造方法。
【請求項６】
前記セラミック接合体が、ベース材としてアルミナを用い、高い靱性を要求される部分にジルコニアを接合したセラミック接合体であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセラミック接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミック接合体の製造方法に関し、更に詳しくは、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベースとし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形、乾燥及び焼成により製造するセラミック接合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種セラミック製品において、製品の加工目的又は使用目的に合致する優れた特性を備えたセラミック材を使用したいと言う要求と、そのセラミック材が高グレード（高価）であるため、特性面では不満足であっても安価な低グレードセラミック材をなるべく使用したいと言う要求とが対立する場合がある。
【０００３】
例えば、電気絶縁性や耐熱性の目的で半導体部品用の基板等に用いるセラミック製品では、その加工目的からして、表層部の一部又は全部が半導体製造装置での加工中にプラズマ雰囲気に露出される場合がある。従って、安価であるが耐プラズマ性に劣る低グレードセラミック材（例えばアルミナ：Ａｌ２  Ｏ３  ）を用いたセラミック基板では、加工中に材料が劣化して良好な加工品を得ることができない。反面、耐プラズマ性の優れた高グレードセラミック材（例えばイットリア：Ｙ２  Ｏ３  ）でセラミック基板を構成すれば良好な加工品を得るが、イットリアは高価であり、材料費が著しくコストアップする。この例の場合、イットリアのみで構成したセラミック材は非常に脆いため、製品制作の歩留りが悪くなると言う副次的な問題もある。
【０００４】
又、例えば、セラミックエンジンのような内燃機関に用いるセラミック製のピストンでは、その使用目的からして高い靱性を要求される。従って靱性の優れた高グレードセラミック材（例えばジルコニア：ＺｒＯ２  ）等の使用が好適であるが、ジルコニアも高価である。反面、安価で汎用的なアルミナ等の低グレードセラミック材は材料特性の面から不満足である。
【０００５】
以上に例示したような場合において、低グレードセラミック材と高グレードセラミック材との複合材料の利用が合理的である。即ち、低グレードセラミック材をベース材とし、前者の例ではプラズマ雰囲気に露出される部分の表層部のみに、後者の例では高い靱性を要求される部分のみに、それぞれ所定の高グレードセラミック材を接合すれば良い。このようなセラミック接合体を良好に構成することができれば、材料費のコストアップを可及的に抑えつつ、その加工目的又は使用目的に対して良好な特性を持つセラミック製品を得ることが可能となる。
【０００６】
従来、セラミック接合体に関しては、異種セラミック材同士を嵌め合いや接着により接合することが知られている。しかしながら、接着による接合では、接着材成分が半導体に悪影響を与えると言う問題があり、嵌め合いによる接合では、嵌め合い精度の確保が困難で、嵌め合い部に歪み応力を残すことになるため、熱負荷や機械的負荷が加わるとクラック等を発生する恐れがあると言う問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１３３１６１号公報
又、上記の特許文献１のように、金属アルミニウムからなるベース材における所望の部分に、イットリアセラミックスを溶射被覆する技術も提案されている。しかしながらこの場合、溶射被覆されたイットリアは緻密質にならないため十分な耐プラズマ性を期待できないし、耐摩耗性等の機械的特性に乏しい等と言う問題もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題に対して、本願発明者は、セラミック材のスラリーを型成形して乾燥、焼成する方法をセラミック接合体の製造に応用することが有効であると考えた。即ち、異種セラミック材のスラリーを接触状態で型成形した後、そのまま乾燥工程及び焼成工程に供して、両者が強固に接合したセラミック接合体を製造するのである。
【０００９】
但し、この方法による場合、セラミック材は乾燥工程において溶媒の揮散に基づく乾燥収縮を起こすし、焼成工程においても焼成収縮を起こす。そして、乾燥収縮時及び焼成収縮時における異種セラミック材の収縮挙動が有意に異なると、セラミック材にクラックや割れを生じたり、異種セラミック材の界面が剥離したりすると言う不具合を起こす。
【００１０】
従って、異種セラミック材がほぼ同一の乾燥収縮挙動と焼成収縮挙動とを示すようにスラリー組成等を設定する必要がある。ところが、セラミック材の乾燥収縮挙動は時間経過に従うもので、主として溶媒の揮散速度により決定され、溶媒の蒸気圧あるいは気流等による乾燥雰囲気、セラミック成形体の形状あるいは部位等により異なる。しかもセラミック材の種類ごとに溶媒揮散速度も異なる。又、セラミック材の焼成収縮挙動は昇温経過に従うもので、主としてセラミック材の気孔率と緻密化温度により決定される。
【００１１】
即ち、両者の収縮挙動は互いに異なる要因に支配され、かつ乾燥収縮挙動についてはセラミック材の種類、形状、及び２種セラミック材の構成ごとに固有の特性があるため、異種セラミック材の乾燥収縮挙動と焼成収縮挙動とを互いに一致させるようにスラリー組成等を設定することは非常に困難である。そこで本発明は、このような困難を実際的に解決する方法を提供することを、解決すべき課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（第１発明の構成）
上記課題を解決するための本願第１発明（請求項１に記載の発明）の構成は、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造するセラミック接合体の製造方法であって、
前記Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ｂ材のスラリーがＡ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行った後、Ｂ材の所要部分を適当な方法で除去してＡ材を露出させる、セラミック接合体の製造方法である。
【００１３】
なお、この第１発明において、「（Ｂ材がＡ材を）取り囲む形態」とは、Ａ材の周囲全体をＢ材が取り囲んでいると言う形態の他、板状又は筒状をなすＡ材の表裏両面にＢ材が面接触していると言うサンドイッチ状の形態も含まれる。又、焼成工程後にＢ材の所要部分を除去する方法は任意であるが、例えば研削によりＡ材の所要部分を除去することができる。
【００１４】
又、「低グレードセラミック材」、「高グレードセラミック材」の種類は画一的に規定されるものではなく、セラミック接合体の加工目的又は使用目的に合致する優れた特性を備えているか否かにより、あるいは更に市場価格の如何により、相対的に決まるものである。
【００１５】
（第２発明の構成）
上記課題を解決するための本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成は、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造するセラミック接合体の製造方法であって、
前記Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ａ材のスラリーがＢ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行う、セラミック接合体の製造方法である。
【００１６】
なお第２発明において「（Ａ材がＢ材を）取り囲む形態」の語義や、低グレードセラミック材／高グレードセラミック材の具体的な種類に関しては、第１発明の場合と同様である。
【００１７】
（第３発明の構成）
上記課題を解決するための本願第３発明（請求項３に記載の発明）の構成は、前記第１発明に係るＡ材のスラリーとＢ材のスラリーとの組成調整手段が、少なくとも一方のスラリーに対する以下（１）〜（３）のいずれか１以上の手段の実施である、セラミック接合体の製造方法である。
（１）スラリーに含まれるセラミック粉末の粒径分布の調整。
（２）スラリーに対する焼成時緻密化温度調整用の助材の添加。
（３）乾燥後のセラミック粉末の単位容積重量の調整。
【００１８】
この第３発明において、上記（３）の「乾燥後のセラミック粉末の単位容積重量の調整」とは、具体的に分かり易く説明すると、スラリー調合時にスラリー中のセラミック粉末添加量を調整することにより、結果的に乾燥後のセラミック粉末の単位容積重量を調整することを言う。
【００１９】
（第４発明の構成）
上記課題を解決するための本願第４発明（請求項４に記載の発明）の構成は、前記第１発明〜第３発明のいずれかに係るＡ材とＢ材が、それぞれ下記から選ばれるいずれかのセラミック材である（但し、Ａ材とＢ材がいずれもジルコニアである場合を含まない）、セラミック接合体の製造方法である。
（Ａ材）イットリア、ジルコニア。
（Ｂ材）アルミナ、マグネシア（ＭｇＯ）、ムライト（Ａｌ２  Ｏ３  −ＳｉＯ２  ）、ジルコニア。
【００２０】
（第５発明の構成）
上記課題を解決するための本願第５発明（請求項５に記載の発明）の構成は、前記第１発明〜第３発明のいずれかに係るセラミック接合体がプラズマ雰囲気で用いられるセラミック製品であって、ベース材としてアルミナを用い、プラズマ雰囲気に露出される部分にイットリアを接合したセラミック接合体である、セラミック接合体の製造方法である。
【００２１】
（第６発明の構成）
上記課題を解決するための本願第６発明（請求項６に記載の発明）の構成は、前記第１発明〜第３発明のいずれかに係るセラミック接合体が、ベース材としてアルミナを用い、高い靱性を要求される部分にジルコニアを接合したセラミック接合体である、セラミック接合体の製造方法である。
【００２２】
【発明の作用・効果】
（第１発明の作用・効果）
第１発明においては、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を製造する。従って、製品の加工目的又は使用目的に合致する特性を備えたセラミック材を使用したいと言う要求と、コスト面の考慮から安価な低グレードセラミック材を使用したいと言う要求とを無理なく調和できる。即ち、材料費のコストアップを可及的に抑えつつ、加工目的又は使用目的に対して良好な特性を持つセラミック製品を得ることができる。
【００２３】
次に、このようなセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造する。従って、前記の従来技術に示す異種のセラミック材同士の嵌め合い等の物理的方法による接合の場合や、前記の特許文献１に示す高グレードセラミック材の溶射被覆の場合のような問題を生じない。
【００２４】
但し、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程によりセラミック接合体を製造する場合、前記のように、Ａ材とＢ材とはそれぞれ乾燥工程において溶媒の揮散に基づく乾燥収縮を起こし、焼成工程においても焼成収縮を起こす。そして乾燥収縮時及び焼成収縮時におけるＡ材とＢ材との収縮挙動をほぼ一致させないと、一方又は双方のセラミック材にクラックや割れを生じたり、Ａ材とＢ材との界面が剥離したりすると言う不具合を起こす。しかも前記した理由から、Ａ材とＢ材について乾燥収縮挙動をほぼ一致させ、かつ焼成収縮挙動もほぼ一致させるようなスラリー組成等の設定は非常に困難である。
【００２５】
そこで本願発明者は、第１発明のように、▲１▼乾燥収縮時のＡ材とＢ材との収縮挙動を一致させるための対策と、▲２▼焼成収縮時のＡ材とＢ材との収縮挙動を一致させるための対策として、互いに全くカテゴリーの異なる対策を組み合わせることにより、上記の困難を解決した。
【００２６】
即ち、▲２▼の対策のみに限れば、後述の第３発明に示すようにＡ材とＢ材とのスラリーにおける一定のファクターを調整することにより、比較的簡単に対策可能である。それに加えて、▲１▼の対策として、Ｂ材のスラリーがＡ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行うのである。
【００２７】
この場合、乾燥工程でＡ材とＢ材がそれぞれ固有の溶媒揮散速度を示すとしても、Ａ材がＢ材によって取り囲まれているので両者間で十分な溶媒流通が確保され、結果的にＡ材とＢ材との乾燥収縮挙動を規定する溶媒の揮散度合いがほぼ一致して、両者の乾燥収縮挙動がほぼ同一となるのである。本願発明者の実験的研究によれば、このような効果を得るためには、乾燥工程においてＡ材とＢ材のいずれか一方が他方を取り囲む状態であることが必要で、Ａ材とＢ材とが単に隣接して部分的に接触している状態では、十分な効果を期待できない。
【００２８】
なお、第１発明においては、セラミック接合体の表層に露出させるべきＡ材がＢ材によって取り囲まれた状態で焼き上がるので、焼成工程の完了後にＢ材の所要部分を適当な方法で除去してＡ材を露出させる。即ち、第１発明に係るセラミック接合体は、Ｂ材の表層の一部にＡ材を接合させたセラミック製品として提供されることが好ましいものである。
【００２９】
（第２発明の作用・効果）
第２発明の基本的な構成、作用及び効果は第１発明と同様であるが、「Ａ材のスラリーがＢ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において」型成形工程及びその後の工程を行う点が異なる。そして高グレードセラミック材たるＡ材は一般的に高価であるから、第１発明と異なり、焼成工程の完了後にＡ材の一部を除去するようなことは行わない。
【００３０】
即ち、第２発明に係るセラミック接合体は、Ｂ材をベース材としながら、その表面の全部又は大部分（サンドイッチ構造の場合）がＡ材で覆われたセラミック製品として提供されることが好ましいものである。
【００３１】
（第３発明の作用・効果）
第１発明及び第２発明における「Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとをほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整する」ための手段は多様であり、限定されないが、例えば第３発明の（１）〜（３）のいずれか１以上の手段を好ましく例示することができる。
【００３２】
（第４発明の作用・効果）
前記したように、高グレードセラミック材たるＡ材及び低グレードセラミック材たるＢ材の種類は画一的に規定されるものではないが、一般的に言って、第４発明にそれぞれ示すＡ材とＢ材を代表的に例示することができる。
【００３３】
Ａ材として、イットリアは、前記した優れた耐プラズマ性の他、機械加工性等も優れ、この面でも高グレードセラミック材たる使用価値を生じる場合がある。ジルコニアは、前記した優れた靱性の他、耐摩耗性等も優れ、この面でも高グレードセラミック材たる使用価値を生じる場合がある。
【００３４】
Ｂ材として、アルミナは安価で汎用性があり、セラミック材として一般的に要求される程度の耐熱性も持つので、本発明の低グレードセラミック材たる使用価値がある。又、マグネシアも安価で汎用性があり、本発明の低グレードセラミック材たる使用価値がある。ムライトや上記したジルコニア（Ａ材としてジルコニアを用いる場合を除く）も、Ｂ材として好ましく使用できる場合がある。
【００３５】
（第５発明の作用・効果）
第１発明〜第３発明に係るセラミック接合体の製造方法の好ましい適用例として、第５発明のように、セラミック接合体がプラズマ雰囲気で用いられるセラミック製品であって、ベース材としてアルミナを用い、加工時にプラズマ雰囲気に露出される部分にイットリアを接合したセラミック接合体を製造する場合を挙げることができる。
【００３６】
（第６発明の作用・効果）
第１発明〜第３発明に係るセラミック接合体の製造方法の他の好ましい適用例として、第６発明のように、セラミック接合体が、ベース材としてアルミナを用い、高い靱性を要求される部分にジルコニアを接合したセラミック接合体を製造する場合を挙げることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に本願第１発明〜第６発明の実施の形態を説明する。以下において単に「本発明」と言うときは、第１発明〜第６発明を一括して指している。
【００３８】
〔セラミック接合体の製造方法〕
本発明のセラミック接合体の製造方法は、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分に接合したセラミック接合体を、スラリーの型成形工程、乾燥工程及び焼成工程により製造する方法である。
【００３９】
そして、Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整すると共に、Ａ材／Ｂ材のいずれか一方のスラリーが他方のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行うものである。
【００４０】
Ｂ材の表層の一部にＡ材を接合させた形態のセラミック接合体を得たい場合には、前記第１発明に係る方法を採用することが好ましい。即ち、Ｂ材のスラリーがＡ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行った後、Ａ材の所要部分を適当な方法で除去してＢ材を露出させるのである。
【００４１】
Ｂ材をベース材としながら、その表面の全部又は大部分がＡ材で覆われたセラミック接合体を得たい場合には、前記第２発明に係る方法を採用することが好ましい。即ち、Ａ材のスラリーがＢ材のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において型成形工程を完了し、以後の乾燥工程及び焼成工程を行うのである。
【００４２】
高グレードセラミック材とは、一律には規定できないが、そのセラミック接合体の加工目的又は使用目的に合致する優れた特性を備えたセラミック材を言う。一般的には、高価であり、もしくは入手が比較的困難である場合が多い。イットリア、ジルコニア等を代表的に例示することができる。
【００４３】
低グレードセラミック材とは、一律には規定できないが、少なくとも安価であり、好ましくは入手が容易であり、更に好ましくは汎用性のあるセラミック材を言う。アルミナ、マグネシア、ムライト等を代表的に例示することができる。なお、これらの安価性、入手の容易性等はある程度相対的な概念であって、例えば、高グレードセラミック材として上記に例示したジルコニアも、場合によっては低グレードセラミック材として使用することが可能である。但し、高グレードセラミック材及び低グレードセラミック材としてジルコニアが同時に使用されることはない。
【００４４】
〔スラリーの調整〕
Ａ材とＢ材とのスラリーは、基本的には通常の方法で準備すれば良い。但し、Ａ材のスラリーとＢ材のスラリーとを、焼成時においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整する必要がある。ここに「ほぼ同一の焼成時収縮挙動」とは、縦軸を焼成時の収縮率、横軸を焼成時の昇温経過とするグラフ線をプロットした時、焼成の開始から終了に到るまでＡ材とＢ材のグラフ線がほぼ重複していることを言う。
【００４５】
そのためには、例えば以下（１）〜（３）のいずれか１以上のファクターを調整することができる。
（１）スラリーに含まれるセラミック粉末の粒径分布。
（２）スラリーに対する焼成時緻密化温度調整用の助材の添加。
（３）乾燥後のセラミック粉末の単位容積重量の調整。
【００４６】
上記の（１）については、スラリーにおける（Ａ材／Ｂ材の）セラミック粉末の粒径分布を調整することにより、軟化溶融温度及び緻密化温度を規定することができ、ひいては焼成工程においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すようにコントロールすることができる。
【００４７】
上記の（２）については、Ａ材のスラリー及び／又はＢ材のスラリーに対して、Ａ材やＢ材の焼成時の緻密化温度を調整できる助材を添加して、Ａ材とＢ材とで、上記した昇温時の収縮挙動グラフ線に大きな影響を及ぼす緻密化温度を一致ないしは十分に近接化させることができる。例えば、一般的に焼成時緻密化温度はアルミナでは１６００°Ｃ、イットリアでは１５００°Ｃを数十度超えた程度で、両者の差異が大きいが、アルミナスラリーに助材としてマグネシアを添加することによりアルミナの焼成時緻密化温度を低下させ、イットリアの焼成時緻密化温度に近づけることができる。
【００４８】
上記の（３）については、乾燥成形体の気孔率を調整することで、最終の収縮率を規定することができる。その結果、焼成工程においてＡ材とＢ材がほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すようにコントロールすることができる。
【００４９】
〔スラリーの型成形工程〕
スラリーの型成形工程は、前記第１発明又は第２発明のように、Ａ材／Ｂ材のいずれか一方のスラリーが他方のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態において行う。
【００５０】
前記したように、「一方のスラリーが他方のスラリー又は未乾燥成形体を取り囲む形態」とは、一方のスラリーが他方のスラリー又は未乾燥成形体の周囲全体を取り囲んでいると言う形態と、一方のスラリーが他方の板状又は筒状のスラリー又は未乾燥成形体の表裏両面に面接触していると言うサンドイッチ状の形態とがある。これらの内、スラリー同士を接触させる場合には、スラリーの型内への注入時に両者のスラリーの界面を適当な仕切り板で区切っておき、注入の完了後に仕切り板を抜き取ることができる。なお、Ａ材／Ｂ材スラリーのいずれか一方が他方のスラリーの周囲全体を取り囲むと言う型成形の形態は、仕切り板の設定と抜き取りの問題から、仕切り板を利用する方法では実施が困難である。
【００５１】
型成形工程に用いる成形型は、Ａ材／Ｂ材を所望の形状に成形するために必要な形状のキャビティを備えたものであれば良い。
【００５２】
〔乾燥工程及び焼成工程〕
上記のように型成形工程を終えた後、成形体を脱型して乾燥工程及び焼成工程に供する。
【００５３】
乾燥工程においては、Ａ材／Ｂ材が、そのいずれか一方が他方を取り囲む形態であるため、Ａ材とＢ材がそれぞれ固有の溶媒揮散速度を示すとしても、Ａ材／Ｂ材の両者間で十分な溶媒流通が確保される。その結果、Ａ材とＢ材との乾燥収縮挙動を規定する溶媒の揮散度合いがほぼ一致し、両者の乾燥収縮挙動がほぼ同一となる。
【００５４】
より具体的に換言すれば、縦軸を乾燥時の収縮率、横軸を乾燥時の時間経過とするグラフ線をプロットした時、乾燥の開始から終了に到るまで、Ａ材とＢ材のグラフ線がほぼ重複する。従って、Ａ材／Ｂ材の一方又は双方にクラックや割れを生じたり、Ａ材／Ｂ材の界面が剥離したりすると言う不具合を起こさない。
【００５５】
焼成工程は、このような場合における通常の焼成工程と同様に行うことができる。そして、Ａ材とＢ材は予めほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように組成調整されているので、焼成工程においてもＡ材／Ｂ材の一方又は双方にクラックや割れを生じたり、Ａ材／Ｂ材の界面が剥離したりすると言う不具合を起こさない。そして焼成を通じてＡ材／Ｂ材が強固に接合されたセラミック接合体を製造することができる。
【００５６】
なお、第１発明の製造方法に係るセラミック接合体においては、焼成工程の完了後に、前記のようにＢ材の所要部分を研削加工等の適当な方法で除去してＡ材を露出させると言う工程が付加される。
【００５７】
〔セラミック接合体〕
本発明の製造方法に係るセラミック接合体の形状あるいは構造は任意であり、例えば円筒状その他の筒状、平板状あるいは曲がりや折れを伴う板状、任意形状のブロック状等のセラミック接合体を得ることができる。
【００５８】
第１発明によれば、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分（通常は、表層の一部）に接合したセラミック接合体を得ることができ、第２発明によれば、低グレードセラミック材（Ｂ材）をベース材とし、加工目的又は使用目的に合致する特性を備えた高グレードセラミック材（Ａ材）を必要な部分（通常は、表層の全部又は大部分）に接合したセラミック接合体を得ることができる。
【００５９】
セラミック接合体の具体例として、（イ）下記の実施例１、実施例２に示すものや、（ロ）、半導体製造装置による加工を受けるブロック状又は板状のセラミック製品であって、加工時に外面全体がプラズマ雰囲気に露出されるため、芯材としてアルミナを用い、その外面全体にイットリアを薄く接合させたセラミック接合体、（ハ）ベース材としてアルミナを用い、高い靱性を要求される部分にジルコニアを接合したセラミック接合体（例えば、セラミックエンジン用のピストン部品）、等を代表的に挙げることができる。
【００６０】
【実施例】
以下に本発明の１，２の実施例を説明する。本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって限定されない。なお、以下の実施例を説明する図１、図２において、スラリーの型成形工程を行うための成形型や、成形型へのスラリー注入時に使用され得る仕切り板の図示は省略している。
【００６１】
（実施例１）
本例は、半導体製造装置による加工を受ける円筒状のセラミック製品であって、加工時に円筒体の内周部がプラズマ雰囲気に露出されるセラミック接合体の製造方法に関する。
【００６２】
図１は本例に係る円筒状のセラミック接合体１を示し、最初に高グレードセラミック材であるイットリアのスラリーを用いて、適宜な成形型により円筒状の耐プラズマ材層２が成形される。次に、低グレードセラミック材であるアルミナのスラリーを用いて、適宜な成形型及び／又は仕切り板の使用下に、耐プラズマ材層２の内周側には矯正材層３が、耐プラズマ材層２の外周側にはベース材層４が、それぞれ耐プラズマ材層２に密着した円筒状に成形される。コスト面の考慮から、耐プラズマ材層２は可能な範囲で薄く成形される。
【００６３】
なお、最初に矯正材層３とベース材層４を成形し、その後にこの両層間にイットリアのスラリーを注入して耐プラズマ材層２を成形することもできる。又、イットリアのスラリーとアルミナのスラリーとは、焼成時においてほぼ同一の焼成時収縮挙動を示すように、予め適宜に組成調整されている。
【００６４】
この状態でセラミック接合体１は乾燥工程に供される。その際、イットリアのスラリーで形成された耐プラズマ材層２は、アルミナのスラリーで形成された矯正材層３及びベース材層４でサンドイッチ状に取り囲まれているため、揮散しつつある溶媒が各層間を良好に流通し、耐プラズマ材層２、矯正材層３及びベース材層４におけるクラックや割れの発生、あるいはこれら各層間の界面剥離を起こさない。
【００６５】
乾燥工程の後、セラミック接合体１は焼成工程に供されるが、上記スラリーの組成調整により、焼成工程においても、耐プラズマ材層２、矯正材層３及びベース材層４におけるクラックや割れの発生、あるいはこれら各層間の界面剥離を起こさない。更に、イットリアからなる耐プラズマ材層２は、本来は焼成時にクラックや割れを生じ易いが、これをサンドイッチ状に取り囲む矯正材層３とベース材層４による矯正効果を受けるため、このような不具合が一層起こり難い。
【００６６】
こうしてクラック、割れ、界面剥離等がなく、各層が強固に接合したセラミック接合体１が焼き上がる。その後、研削加工等により、最内層の矯正材層３が除去され、セラミック接合体１の内周面に耐プラズマ材層２が露出した状態に仕上げられる。
【００６７】
（実施例２）
本例は、半導体製造装置による加工を受ける円筒状のセラミック製品であって、加工時に円筒体の内周部及び外周部がプラズマ雰囲気に露出されるセラミック接合体の製造方法に関する。
【００６８】
図２は本例に係る円筒状のセラミック接合体５を示し、その最内層と最外層との耐プラズマ材層６，７が高グレードセラミック材であるイットリアのスラリーを用いて成形され、その中間層であるベース材層８が低グレードセラミック材であるアルミナのスラリーを用いて成形されている。コスト面の考慮から、耐プラズマ材層６，７は可能な範囲で薄く成形される。
【００６９】
本例におけるその他の構成及び作用・効果は、焼成後において耐プラズマ材層６，７及びベース材層８のいずれもが研削加工等により除去されない点を除き、実施例１の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るセラミック接合体を示す図である。
【図２】実施例に係るセラミック接合体を示す図である。
【符号の説明】
１          セラミック接合体
２          耐プラズマ材層
３          矯正材層
４          ベース材層
５          セラミック接合体
６          耐プラズマ材層
７          耐プラズマ材層
８          ベース材層
【図１】
2004307255.tif 000003
【図２】
2004307255.tif 000004