(57)【要約】【課題】  耐久性が高く、スプラッシュを発生しないマグネシア焼結体の提供。【解決手段】  （ａ）マグネシアを９５重量％以上含有し、（ｂ）ＣａＯ及びＳｉＯ２を各々０．５〜２重量％含有し、（ｃ）不純物が１重量％以下であり、（ｄ）かさ密度が２．６ｇ／ｃｍ３以上であり、（ｅ）結晶粒径の累積分布曲線の５０％径が７０〜１５０μｍ、８０％径が２００〜３００μｍである、ことを特徴とするマグネシア焼結体。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）マグネシアを９５重量％以上含有し、（ｂ）ＣａＯ及びＳｉＯ２を各々０．５〜２重量％含有し、(ｃ）不純物が１重量％以下であり、（ｄ）かさ密度が２．６ｇ／ｃｍ３以上であり、（ｅ）結晶粒径の累積分布曲線の５０％径が７０〜１５０μｍ、８０％径が２００〜３００μｍである、ことを特徴とするマグネシア焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性にすぐれたマグネシア焼結体に関する。なお、本発明でいう耐久性とは、耐熱衝撃抵抗性や耐食性だけでなく、加熱・冷却の繰り返しによる変形や粒子離脱に対する安定性を意味する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシア焼結体は耐熱温度が高く、代表的な塩基性材料で、古くから金属溶解用るつぼなどに使用されている。
最近、磁気記録媒体のニーズが高まり、磁気テープはオーディオ分野などに広く使用されているが、従来の磁気テープは、強磁性粉末をバインダーに分散させて塗布する方法が用いられていたが、最近の高密度記録のニーズに対応して、Ｃｏ−Ｎｉ合金などの金属磁性材料をポリエステルフィルム、ポリイミドフィルムなどの非磁性支持体上に蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法により金属薄膜を形成した金属薄膜型磁気記録媒体が使われるようになってきた。これらの方法の中で磁性薄膜製造に適した方法として、マグネシア製蒸発源用るつぼに磁性金属を入れて、この磁性金属に電子ビームを照射して磁性金属を溶解させて蒸着する方法が広く採用されている。しかしながら、蒸着時にはスプラッシュと呼ばれる現象が見られるが、このスプラッシュとは、るつぼから脱粒した粒子が溶解した磁性金属に混入し、その粒子に電子ビームがあたって粒子が飛び出し、支持体にピンホールを開けてしまい、このピンホールが磁性記録媒体の特性劣化を引き起こす問題がある。
【０００３】
この問題を解決する方法として、特許文献１にマグネシア純度を向上させる方法が開示されているが、ただ単にマグネシア純度の向上だけではスプラッシュを低減することはできない。また、特許文献２には不純物酸化物の含有率を０．５重量％以下にすることが開示されているものの十分に満足できるものではない。
【０００４】
さらに、磁性記録媒体の生産性向上を目的として、連続長時間の成膜や大きい成膜速度を確保するために電子ビーム強度を高めることがなされているが、電子ビーム強度を高めるほどスプラッシュが起こりやすくなることから、スプラッシュの発生が起こらない蒸着源用るつぼが求められている。また、加熱・冷却により、るつぼの体積変化によりクラックが発生し、耐久性に劣る問題もある。
【特許文献１】特公平５−１９７６６号公報
【特許文献２】特開平１１−８０９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、耐久性が高く、スプラッシュを発生しないマグネシア焼結体を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記のような現状を鑑みて鋭意研究を重ねてきた結果、マグネシア含有量だけでなく、ＣａＯ及びＳｉＯ２含有量、不純物量、かさ密度、結晶粒径をある特定の範囲内に制御することにより、スプラッシュの発生がなく、耐久性にすぐれたマグネシア焼結体を見出した。また同時に、スプラッシュの発生は結晶粒界強度が非常に大きな影響を及ぼしており、スプラッシュに対する抵抗性とサンドブラストテストによる摩耗体積とに非常に密接な関係があることも見出した。
【０００７】
即ち、本発明は、（ａ）マグネシアを９５重量％以上含有し、（ｂ）ＣａＯ及びＳｉＯ２を各々０．５〜２重量％含有し、（ｃ）不純物が１重量％以下であり、（ｄ）かさ密度が２．６ｇ／ｃｍ３以上であり、（ｅ）結晶粒径の累積分布曲線の５０％径が７０〜１５０μｍ、８０％径が２００〜３００μｍであることを特徴とするマグネシア焼結体に関する。
【０００８】
以下に本発明の耐久性にすぐれたマグネシア焼結体が充足すべき各要件について詳細に記載する。
【０００９】
（ａ）マグネシアを９５重量％以上含有する点。
本発明においては、マグネシアを９５重量％以上、好ましくは９７重量％以上含有することが必要である。マグネシア含有量が９５重量％未満の場合は、不純物量が増加し、溶融した磁性金属中に溶けだし、表面に浮遊し、スプラッシュの原因となる。また、ガラス相や第２相が多く含有するので、耐熱性や耐食性の低下の原因となるので好ましくない。
【００１０】
（ｂ）ＣａＯ及びＳｉＯ２を各々０．５〜２重量％含有する点。
本発明においてはＣａＯ及びＳｉＯ２を各々０．５〜２重量％含有することが必要で、とくにＣａＯを０．７〜１．５重量％、ＳｉＯ２を０．５〜１．２重量％含有することが好ましい。
ＣａＯ及びＳｉＯ２が共存し、各々の含有量が本願発明の範囲内とすることで焼結性の向上だけでなく、結晶粒界強度を大きくすることができ、その結果、耐熱性や耐食性の向上に寄与するだけでなく、粒子離脱が発生しにくくなり、スプラッシュの発生を抑制することができる。ＣａＯ及びＳｉＯ２が各々０．５重量％未満の場合は、焼結性の低下や結晶粒界強度の低下をきたすので好ましくなく、２重量％を超える場合にはその他の不純物と結晶粒界にガラス相や第２相を形成して、耐熱性や耐食性の低下だけでなく、溶融した磁性金属中に溶けて浮遊し、スプラッシュが発生しやすくなるので好ましくない。
【００１１】
（ｃ）不純物が１重量％以下である点。
不純物が１重量％以下、好ましくは０．８重量％以下であることが必要である。本発明での不純物とはマグネシア、ＣａＯ及びＳｉＯ２以外の成分を言うが、不純物が１重量％を超える場合には結晶粒界にガラス相や第２相を多く形成し、耐熱性や耐食性の低下だけでなく、溶融した磁性金属中に溶けて浮遊し、スプラッシュが発生しやすくなるので好ましくない。
【００１２】
（ｄ）かさ密度が２．６ｇ／ｃｍ３以上である点。
本発明においては、かさ密度は２．６ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは２．６５ｇ／ｃｍ３以上が必要である。かさ密度が２．６ｇ／ｃｍ３未満の場合は、焼結体に気孔が多く形成され、強度低下をきたすので好ましくない。なお、本発明では緻密には焼結させていないので、上限は２．８ｇ／ｃｍ３程度である。
【００１３】
（ｅ）結晶粒径の累積分布曲線の５０％径が７０〜１５０μｍ、８０％径が２００〜３００μｍである点。
本発明においては結晶粒径の累積分布曲線（結晶粒径の累積分布曲線とは、測定した結晶粒径をある幅の粒径に区分し、その区分した粒径以上または粒径以下の結晶粒子量の総和の全粒子量に対する割合で示すことを言う。）の５０％径が７０〜１５０μｍ、８０％径が２００〜３００μｍ、好ましくは５０％径が８０〜１２０μｍ、８０％径が２１０〜２５０μｍであることが必要である。５０％径が７０μｍ未満の場合は、粒子離脱が起こりやすくなって、スプラッシュが発生しやすくなる。一方、１５０μｍを越える場合には焼結体強度が低くなるので好ましくない。８０％径が２００μｍ未満の場合は結晶粒径分布がシャープになり、結晶粒子の詰まりが悪くなり、結晶粒子の結合力が低下するので好ましくなく、３００μｍを越える場合には、逆に結晶粒径分布が広くなりすぎて焼結体組織の不均一性が低下して、スプラッシュの発生が起こりやすくなるので好ましくない。
【００１４】
本発明においては結晶粒径及び累積分布曲線は下記の方法により測定する。
焼結体を真空中で十分に脱気し、その状態で樹脂を流し込んで、焼結体を樹脂中に埋め、固める。樹脂に埋め込んで固めた焼結体をラップ研磨し、鏡面にまで仕上げる。仕上げた焼結体を顕微鏡で１視野に結晶粒子が１００個以上観察できる倍率で観察し、写真撮影する。写真から画像解析により１個１個の結晶の面積を測定し、その値から等価円直径に換算し、換算した等価円直径に形状係数として１．７を乗じた値を結晶粒径とする。５００個、好ましくは１０００個の結晶粒径を上記方法により測定し、累積分布を取って、５０％粒径及び８０％粒径を求める。
【００１５】
本発明の耐久性にすぐれたマグネシア焼結体は種々の方法で作製できるが、その一例を以下に示す。
マグネシア原料粉体は電融粉体を各粒度に粉砕された粉体を用い、純度は９９重量％以上、好ましくは９９．５重量％以上の粉体を用いる。ＣａＯ及びＳｉＯ２としては平均粒子径が５０μｍ以下で、ＣａＯ及びＳｉＯ２の純度が９９％重量以上の粉体を用いるが、酸化物だけでなく、炭酸塩、水酸化物の形態あるいはＣａＯとＳｉＯ２化合物の形態で用いることができる。目的とする結晶粒径となるように各粒度の粉体を混合し、さらに、所定の組成となるようにＣａＯ及びＳｉＯ２を添加混合し、水もしくは有機溶剤等の溶媒とバインダー（セルロース、ＰＶＡ等）の成形助剤を添加して成形用粉体とする。成形はプレス成形、スタンピング成形等の成形法により所望の形状に成形する。また、鋳込成形法を用いる場合は目的となる結晶粒径となるように各粒度のマグネシア粉体と所定の組成となるようにＣａＯ及びＳｉＯ２を配合し、溶媒、界面活性剤及びバインダーを添加してボールミルでスラリーを作製し、石膏型等の型を用いて上方鋳込成形、充填鋳込成形、振動鋳込成形等の方法により成形する。
得られた成形体を１４５０〜１７００℃、好ましくは１５００〜１６５０℃焼成により焼結体を得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の耐久性マグネシア焼結体は前述の実施例、比較例にかかる表１からも明らかなように、耐久性が高く、スプラッシュを発生しない。その性質を利用して金属溶解用、ノズル等の金属鋳造用やセッター、台板などの焼成用道具類としてすぐれた特性を発揮するだけでなく、金属蒸着用るつぼとしても有用である。
【実施例】
【００１７】
以下に実施例および比較例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものでない。
【００１８】
表１に示す配合重量比で、純度９９．５％の電融マグネシア原料の各粒度の粉体を混合したものをマグネシア原料粉体として用いた。この粉体に平均粒子径１０μｍでＣａＯ純度が９９．５重量％の炭酸カルシウム粉体及び平均粒子径が１０μｍでＳｉＯ２純度が９９．５重量％のケイ石を混合し、水及びバインダーを添加してプレス成形し、燃焼し、１００×１００×１５ｍｍの試料を得た。得られた焼結体特性を表２に示す。
得られた試料のスプラッシュに対する抵抗性を評価するため、サンドブラストによる摩耗特性を評価した。評価方法はブラストノズルと試料が８０゜となるように試料をブラストノズルから５０ｍｍの位置に置き、ブラスト粉体として３６メッシュの電融アルミナ粉体を１ｋｇ／分供給し、ブラストノズルへのエアー供給圧力を１．５ｋｇｆ／ｃｍ２とし、３０秒間ブラストテストし、下式よりブラスト摩耗体積を算出した。
【数１】
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【００１９】
【表１】
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【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明（実施例１）の微構造観察写真
【図２】本発明範囲外（比較例１）の微構造観察写真
【図１】
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【図２】
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